Scoperto il metodo per 'domare' gli elettroni

Uno dei problemi ancora aperti della fisica quantistica e mai completamente risolto è la possibilità di polarizzare lo “spin” degli elettroni. Uno studio del Cnr potrebbe adesso aprire nuove frontiere nel campo dello studio della materia su scala nanometrica, con ulteriori applicazioni pratiche nello studio del comportamento degli elettroni nei materiali in uso.

Condotto da due istituti del Consiglio nazionale delle ricerche - Istituto nanoscienze (Cnr-Nano) e Spin - in collaborazione con l'Università Federico II di Napoli, lo studio è stato pubblicato sulla rivista internazionale Physical Review Letters.

“Lo spin è una proprietà fondamentale degli elettroni che si può visualizzare immaginando l'elettrone che ruota rapidamente su se stesso, come una trottola”, spiega Vincenzo Grillo. “Negli elettroni liberi succede che l'asse di rotazione è orientata in modo casuale, un po' come avere una miriade di trottole inclinate a caso, e i metodi proposti finora per allineare gli spin di elettroni disordinati si sono dimostrati poco efficaci”.

I ricercatori hanno mostrato con simulazioni al calcolatore che è possibile polarizzare lo spin di un fascio di elettroni attraverso lenti magnetiche, un complesso sistema di campi elettrici e magnetici.

“I calcoli indicano che al centro del fascio si producono effetti di interferenza tali da allineare l'orientazione dello spin elettronico in modo controllato”, conferma il ricercatore. “Non esisteva finora un processo che permettesse di 'domare' spin inizialmente distribuiti in maniera casuale”.

Tra le possibili applicazioni pratiche dell'esperimento è rilevante il passo in avanti nella ricerca sulle memorie magnetiche più efficienti di quelle in uso attualmente negli hard-disk. Inoltre, aggiunge Grillo, “le simulazioni hanno confermato che il nostro sistema può essere inserito nei microscopi elettronici di ultima generazione, il prossimo passo al quale stiamo lavorando sarà realizzare uno strumento così potente”.

V.R.

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