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SCOPERTE/ Memorie informatiche, la novità viene dai multiferroici

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Il sincrotrone è una macchina capace di produrre radiazione elettromagnetica (luce) dalle caratteristiche speciali, che lo rendono uno strumento ormai essenziale in molti esperimenti di fisica dei materiali: oltre ad essere molto intensa, monocromatica e coerente, è possibile sceglierne la lunghezza d’onda e la polarizzazione. Sfruttando questa radiazione, in questo caso raggi X molto energetici (6-8 KeV), i ricercatori hanno potuto “sondare” con estrema precisione le caratteristiche di un cristallo della famiglia delle manganiti di terre rare (TbMnO3), un materiale multiferroico. E ciò che hanno visto ha permesso di distinguere quale dei due modelli fosse quello vero.

Il fascio di raggi X polarizzato, infatti, è sensibile sia all’ordine magnetico degli atomi nel cristallo che all’ordine dei dipoli elettrici. Analizzando quindi come il fascio viene diffratto dal cristallo è stato possibile studiare i due fenomeni contemporaneamente. Il confronto con il risultato di simulazioni computazionali ha permesso di risalire alla struttura del cristallo con una precisione che ha lasciato stupiti gli stessi autori dell’esperimento (pubblicato su Science in questi giorni) e che ha evidenziato come gli ioni Tb sono spostati di circa 20 femtometri rispetto alla loro posizione di equilibrio nella struttura cristallina (la precisione di tale misura è un record assoluto nel determinare la posizione degli ioni in un solido). Tale spostamento è compatibile con l’effetto di polarizzazione macroscopica misurata.

Il meccanismo alla base dei fenomeni di polarizzazione nei multiferroici è un passo decisivo nella comprensione di questi materiali. Come ogni risultato scientifico, la soddisfazione non si ferma nell’aver compreso una parte della loro natura, ma anzi apre la prospettiva su nuove domande.

Il fatto di poter essere magnetizzati da un campo elettrico, inoltre, suscita interesse anche nel campo applicativo, dove già da tempo si suppone che ossidi multiferroici possano essere alla base di una nuova tecnologia ibrida per le memorie informatiche: potrebbero essere “scritte” elettricamente e “lette” magneticamente, che permetterebbe di aumentarne la velocità e di diminuire il consumo energetico. La comprensione del fenomeno su scala microscopica può indicare la strada per sfruttare tali proprietà anche a temperatura ambiente, obiettivo applicativo ancora critico da realizzare.



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