La scoperta dei quasicristalli e le loro proprietà magnetiche
Gennaio 21, 2024
I quasicristalli sono strutture affascinanti e misteriose che si distinguono per la loro natura ordinata ma non ripetitiva, simile a quella dei cristalli ma con caratteristiche uniche. Queste particolari entità presentano proprietà straordinarie che i materiali comuni possono solo immaginare. Un esempio eclatante è rappresentato da un quasicristallo studiato da un gruppo di ricercatori in Giappone, che ha rivelato proprietà magnetiche davvero singolari.
Per la prima volta, le proprietà magnetiche di questo quasicristallo sono state esplorate e i risultati hanno dimostrato la loro unicità. I ricercatori ritengono che questa scoperta possa rivoluzionare il campo della fisica della materia condensata e della ricerca sui quasicristalli, aprendo la strada a nuove tecnologie elettroniche e sistemi di refrigerazione magnetica.
La composizione del quasicristallo
Il quasicristallo in esame è composto da oro, gallio e terbio e presenta una struttura icosaedrica, ovvero una figura tridimensionale con 20 facce, oltre a un cristallo approssimante cubico, entrambi di tipo Tsai. Questi quasicristalli e approssimanti sono formati da quattro gusci concentrici con al centro un tetraedro, una forma piramidale con quattro facce triangolari.
Il magnetismo dei quasicristalli
Passando al magnetismo, questi quasicristalli non seguono il classico modello di ferromagnetismo di Heisenberg, ma si prevede che i loro nano-pattern magnetici siano costituiti da vortici o mulinelli. Il modello per ogni piccolo cristallo è simile a molti piccoli poli magnetici che si avvolgono attorno a una regione centrale, creando un effetto simile a un tornado o un mulinello, definito “magnetismo vorticoso”.
Le sorprendenti proprietà magnetiche dei quasicristalli
Le proprietà magnetiche dei quasicristalli dipendono dal numero di elettroni disponibili per atomo (rapporto e/a). Con un rapporto superiore a 1,9, il cristallo diventa un vetro di spin, con interazioni magnetiche casuali tra gli atomi.
Il ferromagnetismo vorticoso
Quando il rapporto scende al di sotto di 1,8, il materiale manifesta un forte ferromagnetismo vorticoso, con i momenti magnetici allineati e il cristallo magnetizzato in modo stabile.
L’antiferromagnetismo vorticoso
Se il rapporto scende ulteriormente al di sotto di 1,7, si verifica un antiferromagnetismo vorticoso, con i momenti magnetici che si annullano a vicenda, portando a zero il magnetismo totale.
Queste insolite proprietà magnetiche si manifestano a pochi gradi sopra lo zero assoluto, dimostrando la complessità del comportamento magnetico sia nei quasicristalli icosaedrici (iQC) che nei loro omologhi AC.
“I risultati offrono importanti intuizioni sull’interazione complessa tra le interazioni magnetiche nei AC di tipo non-Heisenberg Tsai. Gettano le basi per comprendere le proprietà intriganti non solo degli AC non-Heisenberg, ma anche degli iQC non-Heisenberg che devono ancora essere scoperti”, ha affermato il professor Ryuji Tamura, autore principale dello studio e ricercatore presso l’Università di Scienze di Tokyo.
I quasicristalli come questo sono considerati potenziali unità per la memorizzazione dei dati nelle tecnologie future, quindi comprendere il loro comportamento magnetico è fondamentale per poterli utilizzare efficacemente in tali dispositivi.
La scoperta dei quasicristalli e le loro proprietà magnetiche
