Alcuni ricercatori hanno scoperto in un composto dell’uranio, un nuovo tipo di magnete. Nello specifico è stato scoperto in un composto di uranio ed antimonio, denominato Usb2. Si tratta di un magnete “singlet-based” in cui il magnetismo si origina in modo completamente diverso rispetto a qualsiasi altro magnete noto alla scienza.
Questo tipo di magnete potrebbe aprire una nuova strada per migliorare le attuali tecnologie di archiviazione dei dati.
Il magnete singlet-based con i suoi momenti magnetici temporanei
Il magnete “singlet-based” differisce da quelli convenzionali in quanto genera campi magnetici la cui esistenza non è costante, creando una forza instabile ma anche più flessibile. Al contrario invece i magneti tradizionali generano un forte campo magnetico grazie all’allineamento stabile di piccoli componenti magnetici.
Come ha spiegato Andrew Wray, assistente di fisica alla New York University, e a capo della ricerca, “i magneti “singlet” dovrebbero avere una transizione più improvvisa tra le fasi magnetiche e non magnetiche. Non bisogna fare molto per muovere il materiale tra stati non magnetici e fortemente magnetici. Questo potrebbe essere vantaggioso per il consumo di energia e per la velocità di commutazione all’interno di un computer”.
Questo tipo di magnete applicato alla tecnologia di archiviazione dei dati, potrebbe migliorare le prestazioni e consentire un migliore controllo delle informazioni memorizzate. Questo grazie anche alla differenza, rispetto ai magneti tradizionali, con cui interagisce con le correnti elettriche. Gli elettroni del materiale interagiscono infatti molto fortemente con i momenti in cui il magnete è instabile, piuttosto che attraversarlo semplicemente.
Uno studio che affonda le sue radici in una teoria degli anni ’60
Lo studio e la scoperta di questo magnete si basa su una teoria degli anni ’60, all’epoca abbandonata perché troppo in contrasto con le conoscenze convenzionali sui magneti.
Un magnete convenzionale contiene piccoli momenti magnetici, allineati tra loro e bloccati, che agiscono all’unisono creando un campo magnetico forte e stabile. Se si espongono i magneti al calore, si indebolisce il magnetismo, in quanto i piccoli momenti magnetici perdono il loro allineamento.
Negli anni ’60 si ipotizzo che un materiale, anche se privo dei suoi momenti magnetici, può essere ancora un magnete. Questo accade grazie ad una sorta di momento magnetico temporaneo chiamato “spin excition”, che si crea quando gli elettroni si scontrano nelle giuste condizioni.
Come spiega Wray, “un singolo spin excition tende a scomparire in breve tempo, ma quando se ne hanno, la teoria suggerisce che si possano stabilizzare a vicenda e catalizzare l’apparizione di altri spin excition, in una sorta di cascata”.
Questa ricerca, pubblicata su Nature Comunications, ha puntato a scoprire ed identificare proprio questo fenomeno. Sono stati proposti negli anni ’70 diversi materiale per lo studio di queste caratteristiche, ma tutti risultavano essere troppo stabili, tranne che a temperature troppo basse.
USb2 il composto di uranio e antimonio che ha risolto lo studio
Alla fine i ricercatori hanno trovato nel composto Usb2 le caratteristiche ideali. I particolari comportamenti magnetici di questo composto sono stati descritti utilizzando tecniche di dispersione dei raggi X e scattering di neutroni.
Dalle analisi è emerso che Usb2 presenta le caratteristiche tipiche del magnetismo “singlet-based”. In particolare ha una particolare proprietà di meccanica quantistica, denominata “Hundness”. Ed è proprio questa caratteristica a determinare come gli elettroni generano i momenti magnetici.
