Controllare il magnetismo senza magneti: scoperta una via più verde per l’elettronica del futuro

C’è un modo per controllare il magnetismo senza magneti: ecco la scoperta che gli scienziati hanno fatto e che potrebbe cambiare tutto

È davvero possibile controllare il magnetismo senza magneti? Sembra quasi essere una cosa che ricorda film, libri e altre opere di fantascienza. Eppure, secondo quanto riportato da un gruppo di ricercatori, in realtà è possibile.

I ricercatori del Paul Scherrer Institute (PSI) hanno dimostrato un metodo innovativo per controllare il magnetismo nei materiali attraverso un campo elettrico a basso consumo energetico. Questo progresso riguarda i materiali magnetoelettrici, composti speciali in cui le proprietà elettriche e magnetiche sono strettamente collegate, aprendo la strada a dispositivi di memoria e calcolo estremamente efficienti dal punto di vista energetico. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Con la crescente domanda di centri dati e dell’intelligenza artificiale, l’innovazione tecnologica richiede soluzioni più sostenibili. I materiali magnetoelettrici rappresentano una risposta promettente, poiché permettono di modulare il magnetismo utilizzando un campo elettrico invece dei tradizionali campi magnetici ad alto consumo.

Quali sono alcuni esempi e come funzionano questi materiali? Ecco tutto quello che c’è da sapere a questo proposito.

Materiali magnetoelettrici per controllare il magnetismo: la ricerca

Un esempio emblematico di materiale magnetoelettrico è il cristallo verde-oliva ossiseleniuro di rame (Cu₂OSeO₃). A basse temperature, i suoi spin atomici si organizzano in strutture magnetiche esotiche, come eliche e coni, che superano di gran lunga le dimensioni della griglia atomica sottostante. Questi schemi non sono vincolati alla geometria del reticolo, rendendoli altamente modulabili e suscettibili al controllo tramite campi elettrici.

I ricercatori del PSI hanno dimostrato per la prima volta che un campo elettrico può guidare la direzione delle strutture magnetiche all’interno del Cu₂OSeO₃, un fenomeno noto come “deviazione magnetoelettrica”. In condizioni normali, le strutture magnetiche sono bloccate in orientamenti specifici. Grazie al corretto voltaggio, gli scienziati hanno potuto orientare e modulare queste texture, utilizzando il fascio di neutroni della linea SANS-I presso il Swiss Spallation Neutron Source SINQ per mappare la disposizione e l’orientamento dei momenti magnetici a scala nanometrica.

Quali sono le implicazioni tecnologiche e i risvolti per il futuro?

L’indagine approfondita della deviazione magnetoelettrica ha rivelato tre comportamenti distinti in base all’intensità del campo elettrico applicato: campi bassi producono una deviazione lineare, campi medi generano risposte non lineari complesse, mentre campi alti possono ribaltare di 90 gradi la direzione della propagazione magnetica. Questi regimi offrono caratteristiche uniche da integrare in dispositivi di rilevamento e memoria. Inoltre, aprono la possibilità di progettare dispositivi ibridi in grado di modulare le risposte magnetiche variando il campo elettrico.

La scoperta rappresenta un potente strumento per controllare il magnetismo senza ricorrere a campi magnetici ad alto consumo energetico. La flessibilità nel manipolare le strutture magnetiche rende questo progresso particolarmente interessante per lo sviluppo di tecnologie sostenibili, segnando un passo avanti significativo nella ricerca di dispositivi a basso impatto energetico.