Un articolo è stato pubblicato sulla rivista Materiale avanzato , e apparirà sulla copertina del numero del 5 marzo, dimostrazione di una nuova metodologia per generare e manipolare onde di spin in materiali magnetici nanostrutturati. Questo lavoro apre la strada allo sviluppo di nanoprocessori per l'elaborazione analogica delle informazioni straordinariamente rapida ed efficiente dal punto di vista energetico.

La scoperta è il risultato di una collaborazione tra il gruppo magnetismo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, composto da Edoardo Albisetti, Daniela Petti e Riccardo Bertacco, il gruppo Elisa Riedo (New York University Tandon School of Engineering), Silvia Tacchi dell'Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IOM) di Perugia, il Dipartimento di Fisica e Geologia dell'Università degli Studi di Perugia, e la PolLux Beamline al PSI (Villigen, Svizzera).

Onde di rotazione, noto anche come "magnons", sono analoghe alle onde elettromagnetiche per il magnetismo, e si propagano in materiali come il ferro in un modo simile a quello delle onde dell'oceano. Rispetto alle onde elettromagnetiche, magnon sono caratterizzati da proprietà uniche che li rendono ideali per lo sviluppo di sistemi di calcolo "analogici" miniaturizzati che saranno molto più efficienti dei sistemi digitali attualmente disponibili.

Fino ad ora, modulare le onde di spin a piacimento era estremamente complesso. L'articolo pubblicato su Materiale avanzato presenta un nuovo tipo di emettitori, chiamate "nanoantenne magnoniche", che consentono la generazione di onde di spin con forma e propagazione controllate. Per esempio, è possibile ottenere fronti d'onda radiali (come quelli generati dal lancio di un sasso in una pozza d'acqua), o fronti d'onda planari (come le onde dell'oceano sulla spiaggia), oltre a creare fasci direzionali focalizzati. L'articolo dimostra anche che, utilizzando più nanoantenne contemporaneamente, le figure di interferenza possono essere generate "a comando", che è una condizione necessaria per lo sviluppo di sistemi informatici analogici.

Le nanoantenne sono state realizzate utilizzando la tecnica TAM-SPL (sviluppata al Politecnico di Milano in collaborazione con il gruppo del Prof. Riedo), che consente la manipolazione delle proprietà magnetiche dei materiali su scala nanometrica. Nello specifico, le nanoantenne sono costituite da minuscole "increspature" nella magnetizzazione del materiale (dette "pareti di dominio" e "vortici") che, quando messo in movimento da un campo magnetico oscillante, emettono onde di spin. Dato che le proprietà delle onde di spin sono legate al tipo e alle caratteristiche peculiari di queste increspature, controllarli in modo molto accurato ha permesso di modulare le onde emesse come mai prima d'ora.