I quasicristalli sono materiali intermetallici che hanno raccolto un’attenzione significativa da parte dei ricercatori che mirano a far progredire la comprensione della fisica della materia condensata. A differenza dei cristalli normali, in cui gli atomi sono disposti secondo uno schema ordinato e ripetitivo, i quasicristalli hanno schemi ordinati di atomi non ripetitivi. La loro struttura unica porta a molte proprietà esotiche e interessanti, che sono particolarmente utili per applicazioni pratiche nella spintronica e nella refrigerazione magnetica.
Una variante quasicristallo unica, nota come quasicristallo icosaedrico di tipo Tsai (ioQC) e i suoi cristalli cubici approssimanti (AC) mostrano caratteristiche intriganti. Questi includono ordini ferromagnetici (FM) e anti-ferromagnetici (AFM) a lungo raggio, nonché fenomeni critici quantistici non convenzionali, solo per citarne alcuni. Attraverso precisi aggiustamenti compositivi, questi materiali possono anche mostrare caratteristiche interessanti come invecchiamento, memoria e ringiovanimento, rendendoli adatti allo sviluppo di dispositivi di memorizzazione magnetica di prossima generazione. Nonostante il loro potenziale, tuttavia, il diagramma di fase magnetico di questi materiali rimane in gran parte inesplorato.
Per scoprire di più, un team di ricercatori, guidato dal professor Ryuji Tamura del Dipartimento di Scienza e Tecnologia dei Materiali dell’Università delle Scienze di Tokyo (TUS), in collaborazione con ricercatori dell’Università di Tohoku, ha recentemente condotto esperimenti di magnetizzazione e diffrazione di neutroni in polvere (PND) sul pianeta. AC oro-gallio-terbio 1/1 tipo Tsai non Heisenberg.
“Per la prima volta, i diagrammi di fase dell’AC di tipo Tsai non Heisenberg sono stati svelati. Ciò stimolerà la ricerca di fisica applicata sulla refrigerazione magnetica e sulla spintronica”, osserva il professor Tamura.
Le loro scoperte sono stati pubblicati sulla rivista Materiali Oggi Fisica.
Attraverso diversi esperimenti, i ricercatori hanno sviluppato il primo diagramma di fase magnetico completo dell’AC di tipo Tsai non Heisenberg, che copre un’ampia gamma di elettroni per atomo (e/a) rapporti (un parametro cruciale per comprendere la natura fondamentale dei controlli di qualità). Inoltre, le misurazioni utilizzando la diffrazione di neutroni da polvere (PND) hanno rivelato la presenza di un ordine AFM vorticoso non complanare ad un e/a rapporto di 1,72 e un ordine FM vorticoso non complanare al e/a rapporto di 1,80. Il team ha ulteriormente chiarito la regola di selezione della fase ferromagnetica e antiferromagnetica delle interazioni magnetiche analizzando l’orientamento relativo dei momenti magnetici tra i siti vicini più vicini e quelli vicini più vicini.
Titolo dell’immagine: diagramma di fase magnetica dei sistemi scoperti in questo studio
Didascalia immagine: un diagramma di fase magnetica degli AC Au-Ga-Tb 1/1 che mostra e/a dipendenza di TC, TN o Tf (marcatori rossi). I colori di sfondo giallo, ciano e blu scuro rappresentano rispettivamente i regimi AFM vorticoso, FM vorticoso e vetro spin. Le corrispondenti strutture magnetiche degli ordini vorticosi AFM e FM sono mostrate in alto.
Credito immagine: Farid Labib dell’Università delle Scienze di Tokyo
Il professor Tamura aggiunge che le loro scoperte aprono nuove porte per il futuro della fisica della materia condensata. “Questi risultati offrono importanti spunti sull’intricata interazione tra le interazioni magnetiche negli AC di tipo Tsai non Heisenberg. Gettano le basi per comprendere le proprietà intriganti degli AC non Heisenberg e degli iQC non Heisenberg che devono ancora essere scoperti”.
In sintesi, l’attuale innovazione spinge la fisica della materia condensata e la ricerca sui quasicristalli in territori inesplorati, aprendo la strada a dispositivi elettronici avanzati e tecnologie di refrigerazione di prossima generazione!
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