In una recente scoperta, un team di ricercatori guidati dal dottor Satoru Emori dell’Istituto nazionale per la scienza dei materiali (NIMS) di Tsukuba, in Giappone, ha scoperto che una particolare proprietà magnetica di un materiale, nota come interazione Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) , gioca un ruolo cruciale nel determinare come la corrente di spin cambia con la temperatura. Questa scoperta apre nuove strade per comprendere e controllare le correnti di spin, che sono essenziali per i dispositivi spintronici.

La spintronica è un campo di ricerca che esplora l’uso degli spin degli elettroni invece delle cariche elettriche per l’elaborazione e l’archiviazione delle informazioni. La capacità di controllare le correnti di spin, che sono flussi di spin degli elettroni, è vitale per realizzare dispositivi spintronici. Tuttavia, il comportamento delle correnti di spin ai cambiamenti di temperatura è ancora poco compreso, il che ne ostacola le applicazioni pratiche.

Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di recente sviluppo chiamata spettroscopia di risonanza ferromagnetica spin-torque per misurare il DMI e la dipendenza dalla temperatura della corrente di spin di vari film sottili.

Il DMI è un'interazione magnetica tra spin vicini che nasce dalla mancanza di simmetria di inversione in un cristallo. Può essere positivo o negativo, a seconda del materiale e della sua struttura.

I ricercatori hanno scoperto che la corrente di spin era fortemente influenzata dal segno e dalla forza del DMI. In particolare, i materiali con DMI positivo hanno mostrato una diminuzione della corrente di spin all’aumentare della temperatura, mentre quelli con DMI negativo hanno mostrato un aumento. Questo comportamento potrebbe essere spiegato dalle fluttuazioni dei momenti magnetici dipendenti dalla temperatura, che vengono migliorate dal DMI.

Il gruppo di ricerca ha inoltre dimostrato che il DMI potrebbe essere controllato efficacemente applicando un campo magnetico esterno. Regolando il campo magnetico, potrebbero invertire il segno del DMI e modificare la dipendenza dalla temperatura della corrente di spin.

Questi risultati forniscono una comprensione più profonda della relazione tra le proprietà magnetiche di un materiale e il comportamento delle correnti di spin e aprono la strada alla progettazione di nuovi dispositivi spintronici in grado di funzionare stabilmente a diverse temperature.

Lo studio apre interessanti possibilità per il futuro della spintronica, consentendo lo sviluppo di nuovi dispositivi come circuiti logici basati sullo spin, sensori magnetici e memoria magnetica ad alta densità con prestazioni ed efficienza energetica migliorate.