Magnetizzazione laser in materiali non magnetici

Un traguardo rivoluzionario nel campo della memoria magnetica è stato raggiunto grazie al lavoro di un team di scienziati: la magnetizzazione laser di materiali non magnetici

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Un traguardo rivoluzionario nel campo della memoria magnetica è stato raggiunto grazie al lavoro di un team di scienziati: la magnetizzazione laser di materiali non magnetici. Questa scoperta apre la strada alla realizzazione di dispositivi di memoria di nuova generazione, caratterizzati da velocità e capacità di archiviazione senza precedenti.

Magnetizzazione laser: rivoluzione quantistica per computer e memorie del futuro
Magnetizzazione laser: rivoluzione quantistica per computer e memorie del futuro

Magnetizzazione laser: rivoluzione per memorie e computer quantistici

La tecnica innovativa sfrutta l’azione di intensi impulsi laser per indurre una magnetizzazione temporanea in materiali che normalmente non possiedono proprietà magnetiche. Questo fenomeno, noto come “magnetizzazione fotoindotta”, permette di creare stati magnetici controllabili con estrema precisione e rapidità.

I potenziali benefici di questa tecnologia sono immensi. I ricercatori ipotizzano la realizzazione di memorie magnetiche con velocità di lettura e scrittura centinaia di volte superiori rispetto alle tecnologie odierne, aprendo nuove frontiere per l’archiviazione e il trasferimento di grandi quantità di dati.

La possibilità di manipolare stati magnetici con la luce apre nuove strade per la progettazione di circuiti elettronici e dispositivi di calcolo basati su principi quantistici.

Le implicazioni di questa innovazione sono ancora da esplorare appieno, ma le potenzialità per il futuro della tecnologia sono immense. La memoria magnetica superveloce basata sulla magnetizzazione laser potrebbe trasformare il modo in cui archiviamo e processiamo le informazioni, con ricaduti positivi in svariati settori, dall’informatica all’intelligenza artificiale, passando per la medicina e la comunicazione.



Magnetizzazione laser
Magnetizzazione laser

La magnetizzazione laser apre la strada a nuove tecnologie

L’aspetto cruciale di questa scoperta risiede nell’induzione di una proprietà quantistica nel materiale, nota come “multiferroicità dinamica”. Tale proprietà, secondo i ricercatori, potrebbe essere sfruttata per realizzare computer quantistici ultraveloci, in grado di elaborare informazioni a velocità inimmaginabili per i sistemi odierni.

Un vantaggio fondamentale di questa tecnologia risiede nella sua operatività a temperatura ambiente, eliminando la necessità di raffreddamento criogenico, un requisito oneroso e complesso tipico dei sistemi quantistici tradizionali.

I ricercatori hanno ipotizzato la realizzazione di “interruttori magnetici ultraveloci” per il trasferimento e l’archiviazione di dati con una rapidità e un’efficienza senza precedenti. Inoltre, si potrebbero aprire nuove prospettive per lo sviluppo di computer quantistici significativamente più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico.

L’autore principale dello studio, il Professor Alexander Balatsky, ha sottolineato le implicazioni rivoluzionarie: “I risultati aprono la strada a interruttori magnetici ultraveloci che possono essere utilizzati per un trasferimento più rapido delle informazioni e un’archiviazione dei dati notevolmente migliore, e per computer che sono significativamente più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico”.

La ricerca in questo campo è ancora agli inizi, ma i progressi compiuti rappresentano un passo fondamentale verso la realizzazione di tecnologie quantistiche pratiche e accessibili, con il potenziale per trasformare il mondo dell’informatica e non solo.

Stefano Bonetti è stato uno degli scienziati dell'Università di Stoccolma che hanno lavorato alla tecnica.(Credito immagine: Fondazione Knut e Alice Wallenbergs/Magnus Bergström)
Stefano Bonetti è stato uno degli scienziati dell’Università di Stoccolma che hanno lavorato alla tecnica.(Credito immagine: Fondazione Knut e Alice Wallenbergs/Magnus Bergström)

Magnetizzazione laser: l’esperimento

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, rappresenta un traguardo rivoluzionario nel campo della fisica: la magnetizzazione di un materiale non magnetico mediante l’utilizzo di laser e fotoni polarizzati circolarmente. Il team del Professor Alexander Balatsky ha dimostrato la fattibilità della teoria sfruttando atomi di titanio circondati da titanato di stronzio, un ossido composto da titanio e stronzio.

L’esperimento ha coinvolto l’invio di impulsi laser a infrarossi con lunghezza d’onda di 1.300 nanometri sul materiale, in raffiche di femtosecondi (un quadrilionesimo di secondo) e con un’energia di 800 microjoule (molto superiore ai 40 joule utilizzati nei laser per la depilazione). Gli impulsi sono stati focalizzati sul materiale utilizzando tre specchi parabolici, creando un raggio arrotondato di circa 0,5 millimetri di diametro.

L’azione dei laser ha indotto un movimento circolare negli atomi all’interno del materiale. La polarizzazione circolare sinistra ha generato un campo magnetico con il polo nord rivolto verso l’alto, mentre la polarizzazione circolare destra ha invertito la direzione del campo magnetico, creando magnetismo con intensità paragonabile a quella di un magnete da frigorifero. Il campo magnetico, tuttavia, era temporaneo e persisteva solo durante l’agitazione degli atomi.

I ricercatori ipotizzano che questa scoperta possa portare alla realizzazione di “interruttori magnetici ultraveloci” in grado di operare a temperatura ambiente. Questi dispositivi sfrutterebbero l’azione dei laser per controllare le vibrazioni reticolari di un materiale, creando un sistema che potrebbe rappresentare la base per la costruzione di transistor in nuovi sistemi informatici più piccoli e veloci, eliminando la necessità di temperature estremamente basse per il loro funzionamento.

L’utilizzo della luce per sfruttare il magnetismo a fini informatici non è una novità. A gennaio, un altro studio ha dimostrato la magnetizzazione laser di un materiale solido, aprendo la strada a future componenti di memoria per il calcolo magnetico ultraveloce.

La possibilità di controllare stati magnetici con la luce apre nuove frontiere per la progettazione di circuiti elettronici, dispositivi di calcolo e memorie di nuova generazione.

Le ricerche in questo campo sono ancora in fase iniziale, ma le potenzialità per il futuro della tecnologia sono enormi. La magnetizzazione laser e la manipolazione del magnetismo con la luce rappresentano un passo fondamentale verso la realizzazione di sistemi quantistici pratici e accessibili, con il potenziale per trasformare il nostro modo di elaborare e archiviare le informazioni.

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