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UNISA, Ideato un nuovo materiale con proprietà quantistiche multiformi

La ricerca del Dipartimento di Fisica è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista “Nature Materials”

Un team internazionale di ricerca – guidato dal prof. Carmine Ortix del Dipartimento di Fisica dell’Ateneo e dal prof. Andrea Caviglia dell’Università di Ginevra in Svizzera – ha ideato un nuovo materiale che esibisce molteplici proprietà quantistiche. La scoperta delle leggi fisiche alla base di queste particolari proprietà potrà essere utilizzata per lo sviluppo di nuovi sensori magnetici integrati con dispositivi optoelettronici di interesse per reti wireless di sesta generazione (6G). Gli elettroni di un atomo isolato sono contraddistinti da due proprieta’ quantistiche fondamentali: lo spin – la proprieta’ intrinseca alla base del magnetismo – e l’orbitale. All’interno di un materiale, gli elettroni dell’atomo si comportano come delle onde che deformano la struttura geometrica di uno spazio che e’ puramente quantistico.

Il gruppo di ricerca teorico, che, oltre al prof. Ortix, comprende la dott.ssa Maria Teresa Mercaldo, il prof. Canio Noce del dipartimento di Fisica, e il dott. Mario Cuoco dell’unita’ di Salerno dell’istituto SPIN del CNR, ha predetto l’esistenza di una struttura geometrica dello spazio quantistico molto complessa e caratterizzata da due differenti curvature geometriche: una relativa allo spin e l’altra all’orbitale degli elettroni.

Il team di ricercatori ha realizzato una struttura artificiale di due ossidi – l’alluminato di lantanio e il titanato di stronzio – alla cui interfaccia è stata creata una tela atomica triangolare: una condizione essenziale per la presenza delle curvature dello spazio quantistico. Per rivelare la curvatura associata allo spin, i ricercatori hanno effettuato misure a bassissima temperatura di un effetto chiamato effetto Hall planare, alla base di vari sensori magnetici. La presenza della curvatura “orbitale” è stata invece dimostrata guardando ad uno specifico processo elettrico non-lineare di grande rilevanza per la raccolta e conversione di energia elettromagnetica.

Il prossimo passo per il gruppo di ricerca è di scoprire i meccanismi di controllo e nuovi materiali dove gli effetti quantistici relativi alle due curvature possano essere osservate a temperatura ambiente, e quindi di esplorare tutto il potenziale applicativo di materiali con proprietà quantistiche multiformi.

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