Gli skyrmioni: nuove strutture intrecciate scoperte nella fisica

Gli skyrmioni: nuove strutture intrecciate scoperte nella fisica
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Un gruppo di scienziati provenienti da Germania, Svezia e Cina, ha scoperto delle complesse strutture intrecciate fatte di minuscoli vortici magnetici che prendono il nome di skyrmioni.

Queste particelle rappresentano un potenziale sviluppo nella fisica dello stato solido, trovando impiego in tecnologie incentrate sull’elaborazione delle informazioni digitali e sulle proprietà termodinamiche dei materiali. Tipologie di strutture intrecciate possono essere facilmente trovate in natura, e conferiscono, ad esempio, maggiore resistenza alla trazione o alla flessione alle fibre vegetali. A tal proposito, i fisici del centro di ricerca Forschungszentrum Jülich, insieme ai colleghi di Stoccolma e Hefei, hanno scoperto che tali strutture sono presenti su scala nanometrica nelle leghe di ferro.

Queste nano-stringhe sono composte da diversi skyrmioni che risultano attorcigliati insieme in misura variabile. Ogni skyrmione è costituito da momenti magnetici che puntano in direzioni diverse, costituendo un minuscolo vortice allungato con un diametro inferiore a un micrometro. Le recenti indagini di microscopia hanno inoltre evidenziato come i filamenti possano attorcigliarsi con differenti gradi, producendo un effetto stabilizzante nelle strutture magnetiche. A questo proposito, il fisico Nikolai Kiselev ha affermato: “La matematica contiene una grande varietà di queste strutture. Ora sappiamo che questa conoscenza teorica può essere tradotta in fenomeni fisici reali. Queste strutture all'interno di solidi magnetici suggeriscono proprietà elettriche e magnetiche uniche. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per verificarlo”.

L'immagine in calce mostra: Sopra, modelli simulati di sei skyrmioni a diverse intensità di campo magnetico; sotto, immagini al microscopio elettronico di tali strutture osservate in un film sottile.

(Fonte immagine: Forschungszentrum Jülich)

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