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La scoperta dei quasicristalli e ⁣le loro proprietà ⁣magnetiche

By Mirko Rossi
Published 27 Gennaio 2024
4 Min Read
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I quasicristalli ⁣sono entità‌ affascinanti e ⁣misteriose.⁤ Hanno strutture ordinate​ ma non ripetitive, il che⁣ li rende simili ai⁣ cristalli, ma non ⁣del tutto identici. Questa differenza non è ⁢affatto uno svantaggio, poiché i ⁢quasicristalli spesso presentano proprietà che i materiali comuni possono solo ⁤sognare. E⁤ questo è il caso di un quasicristallo particolarmente​ insolito che è stato studiato ⁢da ⁤ricercatori ​in Giappone.

Contents
La composizione del quasicristalloIl magnetismo dei‍ quasicristalliLe sorprendenti proprietà magnetiche ‍dei quasicristalliIl ferromagnetismo vorticosoL’antiferromagnetismo vorticoso

Per la prima volta, le​ proprietà magnetiche di questo quasicristallo sono state esplorate‌ e la⁤ ricerca ha dimostrato ​che sono davvero uniche.​ Il team di ricerca ritiene che questa scoperta stia spingendo il campo ⁤della fisica ‍della materia condensata e della ricerca ‌sui ‌quasicristalli in territori completamente nuovi. I ricercatori sono fiduciosi che ciò possa⁣ aprire la strada a dispositivi elettronici‌ più avanzati e persino a tecnologie di⁤ refrigerazione magnetica.

 

La composizione del quasicristallo

Il quasicristallo​ in ‌questione è composto da oro, gallio e terbio. Una delle sue strutture ‍è un icosaedro, una figura tridimensionale con 20 facce, oltre a un ‍cristallo approssimante ‍(AC) che è cubico. Entrambi sono di​ tipo​ Tsai. Questi tipi di quasicristalli ‌e approssimanti sono⁣ costituiti da quattro gusci concentrici con un⁤ tetraedro al centro. Un tetraedro ‌è una forma piramidale in cui tutte e ⁣quattro le⁢ facce‌ sono triangoli.

 

Il magnetismo dei‍ quasicristalli

Passando alla parte del magnetismo, questi ⁣quasicristalli non seguono il classico modello di ferromagnetismo di Heisenberg e si ⁢prevede che‌ i loro nano-pattern magnetici siano ‍vortici o mulinelli. Il modello⁢ per⁣ ogni piccolo cristallo​ è come molti piccoli poli ⁢magnetici‌ che⁢ si avvolgono attorno a una regione centrale. Questo ricorda un tornado o ‍un mulinello, ed è per questo ​che viene descritto come “magnetismo vorticoso”.

 

Le sorprendenti proprietà magnetiche ‍dei quasicristalli

A seconda ⁤del numero di elettroni disponibili per atomo ⁣(il rapporto ​e/a), le‍ proprietà magnetiche di questi quasicristalli sono‌ sorprendenti. Con un rapporto superiore a 1,9, ‌il cristallo è ‌un cosiddetto vetro di spin, quindi tutti i⁢ momenti magnetici degli atomi ⁤interagiscono in modo ‌casuale.

 

Il ferromagnetismo vorticoso

Al ⁣di sotto​ di questo rapporto, le cose diventano interessanti.‍ Intorno a​ un rapporto di ‍1,8, il materiale ha ⁤un forte ferromagnetismo vorticoso: i momenti magnetici si allineano tutti e il cristallo è magnetizzato e⁤ rimane tale.

 

L’antiferromagnetismo vorticoso

Ma se il rapporto scende al di sotto di 1,7, si⁤ verifica una terza situazione. La‍ struttura diventa ⁤un antiferromagnete vorticoso. ‌I ⁤suoi momenti magnetici‍ si annullano ‍a​ vicenda, ⁤portando a zero‌ il magnetismo totale.

Queste stranezze si‌ verificano a pochi ‌gradi sopra ​lo zero assoluto, dimostrando che il⁣ comportamento⁣ magnetico è tutt’altro che semplice sia per i quasicristalli icosaedrici ‌(iQC) che per i 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 effettivamente in ⁢tali dispositivi.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Materials⁣ Today Physics.

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