Siamo abituati a pensare ai magneti come entità con due poli: positivo e negativo, nord e sud. Fino alla fine del 2024, la scienza conosceva solo due tipologie di magnetismo: il ferromagnetismo e l’antiferromagnetismo. Tuttavia, una scoperta rivoluzionaria ha cambiato questa concezione con l’identificazione di un terzo tipo di magnetismo: l’altermagnetismo.
Questa nuova categoria, che presenta caratteristiche ibride tra le due già note, potrebbe trasformare il settore informatico, migliorando la memoria dei computer e riducendo il consumo di energia e materiali rari. Inoltre, potrebbe aprire nuove prospettive nello studio della superconduttività, un campo che potrebbe portare a innovazioni straordinarie.
Un nuovo tipo di magnetismo: da teoria a realtà
L’altermagnetismo è stato teorizzato per la prima volta nel 2019 da un team di ricercatori dell’Università Johannes Gutenberg di Mainz (JGU), in Germania. Durante alcuni esperimenti, gli studiosi si imbatterono in un fenomeno magnetico inspiegabile con i modelli conosciuti.
Per anni, l’idea è rimasta solo una possibilità teorica, ma nel 2024 esperimenti condotti in collaborazione con l’Università di Nottingham, in Inghilterra, hanno confermato che l’altermagnetismo è una forma legittima di magnetismo. Da quel momento, sono stati individuati oltre 200 materiali con proprietà altermagnetiche.
L’importanza della scoperta è tale che la rivista Science l’ha eletta come la più grande scoperta fisica del 2024, dimostrando il suo potenziale rivoluzionario.
I tre tipi di magnetismo e le loro caratteristiche
Per comprendere l’altermagnetismo, è necessario analizzare le tre forme di magnetismo oggi conosciute e le loro peculiarità.
Ferromagnetismo: il magnetismo tradizionale
Il ferromagnetismo è il tipo di magnetismo più conosciuto e studiato fin dall’antichità. I ferromagneti, come la calamita, si basano sull’allineamento parallelo dei momenti magnetici degli atomi che compongono un materiale.
Questa proprietà li rende ideali per memorizzare informazioni nei computer e negli hard disk, ma li espone anche a un’elevata instabilità. Un forte campo magnetico può facilmente cancellare i dati o influenzare altri dispositivi elettronici.
Antiferromagnetismo: la stabilità estrema
L’antiferromagnetismo, invece, è l’opposto del ferromagnetismo. Nei materiali antiferromagnetici, i momenti magnetici sono allineati in direzioni opposte, formando una struttura a scacchiera.
Questa configurazione li rende estremamente stabili e meno sensibili ai campi magnetici esterni, ma al contempo inadatti all’archiviazione dei dati, poiché la loro struttura non permette di conservare facilmente le informazioni.
Altermagnetismo: il meglio di entrambi i mondi
L’altermagnetismo si colloca a metà strada tra i due modelli precedenti, presentando un’innovativa struttura ibrida. Come l’antiferromagnetismo, possiede un allineamento alternato delle cariche magnetiche, ma con una differenza fondamentale: gli elettroni ruotano in maniera uniforme e contorta, creando una corrente spin-polarizzata, proprio come nei ferromagneti.
Hans-Joachim Elmers, fisico della JGU e tra gli autori dello studio, ha spiegato in un comunicato stampa che gli altermagneti combinano i vantaggi di entrambe le categorie precedenti. Grazie alla loro particolare configurazione, non creano un effetto magnetico macroscopico, rendendoli stabili come gli antiferromagneti, ma al tempo stesso possiedono una polarizzazione di spin utile per la trasmissione dei dati.
L’importanza della scoperta e le sue applicazioni future
Dimostrare l’esistenza dell’altermagnetismo ha richiesto anni di esperimenti e la collaborazione di scienziati di diverse università. Tra i ricercatori coinvolti c’è Alfred Dal Din, studente di dottorato all’Università di Nottingham, che ha avuto l’opportunità di assistere in prima persona a questa scoperta storica.
“Essere tra i primi a osservare le proprietà di questa nuova classe di materiali magnetici durante il mio dottorato è stato un privilegio immenso,” ha dichiarato Dal Din.
Le potenziali applicazioni dell’altermagnetismo sono molteplici. La sua capacità di conservare informazioni in modo stabile ed efficiente potrebbe migliorare notevolmente le memorie informatiche, aumentando le prestazioni e riducendo i consumi di energia.
Inoltre, potrebbe rivoluzionare il settore della spintronica, una branca della fisica che studia come utilizzare il momento di spin degli elettroni per creare dispositivi elettronici più avanzati. Non solo, la scoperta potrebbe avere un impatto significativo sulla ricerca dei superconduttori, materiali in grado di trasportare corrente elettrica senza resistenza, con enormi implicazioni per la tecnologia futura.
L’altermagnetismo, insomma, non è solo un nuovo concetto fisico, ma potrebbe rappresentare un punto di svolta nella scienza dei materiali e nell’elettronica del futuro.
