Scoperta una nuova forma di magnetismo

Anche il Dipartimento di Fisica nel team di ricerca

Anche il Dipartimento di Fisica nel team di ricerca

Un team internazionale di ricerca, coordinato dal prof. Angelo di Bernardo dell’Università di Costanza in Germania, che include la partecipazione dell’Università degli Studi di Salerno e dell’istituto CNR-SPIN, ha svelato una nuova forma di magnetismo nel composto Sr 2 RuO 4 , un materiale intensamente studiato per lo sviluppo di tecnologie future, tra cui la spintronica superconduttiva e l'elettronica quantistica, in virtù della sua capacità di trasportare simultaneamente correnti elettriche senza dissipazione ed informazioni magnetiche. Per eseguire l'esperimento, il team ha utilizzato cristalli di alta qualità fabbricati dai ricercatori dell’unità di Salerno dell’istituto SPIN del CNR, che ha sede presso il Dipartimento di Fisica dell’Ateneo.


Lo speciale strumento che i ricercatori hanno usato per svelare la nuova fase magnetica è un fascio di particelle elementari chiamate muoni che vengono prodotte in un acceleratore presso l'Istituto Paul Scherrer a Villigen in Svizzera. Queste particelle possono essere utilizzate per rilevare campi magnetici estremamente piccoli e possono essere impiantate molto vicino alla superficie con una precisione di pochi nanometri, un aspetto che è stato fondamentale per il successo dell'esperimento.

Le misure che hanno svelato questo magnetismo nascosto sulla superficie sono state supportate da un modello teorico che ha aiutato a comprendere l'origine fisica dello stato magnetico. Il modello e le interpretazioni dei risultati sono stati sviluppati dalla Dr.ssa Mercaldo insieme al prof. Noce e al prof. Romano del Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Salerno e in collaborazione con il CNR-SPIN di Salerno. A differenza dei materiali magnetici convenzionali, le cui proprietà hanno origine da una proprietà quantistica dell’elettrone nota come spin, alla base del magnetismo che è stato scoperto vi è un movimento vorticoso cooperativo di elettroni interagenti, che genera correnti circolanti su scala nanometrica.


Questi risultati confermano che le proprietà fisiche possono essere drasticamente modificate sulla superficie di un materiale o nel caso di interfacce all'interno di strutture costruite artificialmente, e queste modifiche possono essere sfruttate nella progettazione, nello sviluppo e nella scoperta di nuovi effetti per la ricerca sia di base che applicata, inclusi i dispositivi quantistici. L’articolo “Unveiling unconventional magnetism at the surface of Sr 2 RuO 4 ” è pubblicato sulla rivista Nature Communications (Fittipaldi, R., Hartmann, R., Mercaldo, M.T. et al. - Nat Commun 12, 5792 - 2021).

Pubblicato il 5 Ottobre 2021

Immagine a cura di A. di Bernardo
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