Gli scienziati hanno scoperto un nuovo stato della materia con proprietà chirali

Un gruppo di ricerca internazionale ha individuato un nuovo stato della materia, caratterizzato dalla presenza di un fenomeno quantistico noto come corrente chirale.

Queste correnti sono generate su scala atomica dal movimento cooperativo degli elettroni, a differenza dei materiali magnetici convenzionali le cui proprietà derivano da una proprietà quantistica dell'elettrone nota come spin e dalla loro disposizione nel cristallo.

L'importanza della chiralità

La decentralizzazione è una proprietà di grande importanza nella scienza, ad esempio, ed è anche necessario comprenderla DNA. Nel fenomeno quantistico scoperto, la chiralità delle correnti è stata rivelata studiando l'interazione tra luce e materia, dove erano polarizzate opportune correnti Fotone Un elettrone può essere emesso dalla superficie di un materiale con uno stato di spin ben definito.

La scoperta è stata pubblicata in naturaarricchisce significativamente la nostra conoscenza dei materiali quantistici, la ricerca di fasi quantistiche chirali e i fenomeni che si verificano sulla superficie dei materiali.

Potenziali applicazioni e implicazioni

“La scoperta dell’esistenza di questi stati quantistici potrebbe aprire la strada allo sviluppo di un nuovo tipo di elettronica che utilizza correnti chirali come portatori di informazione invece della carica di un elettrone”, spiega Federico Mazzola, ricercatore di fisica della materia condensata all’Università di Università Ca' Foscari di Venezia e capo del gruppo di ricerca.Questi fenomeni hanno un importante impatto sulle future applicazioni basate su nuovi dispositivi optoelettronici chirali, e un impatto importante nel campo delle tecnologie quantistiche per nuovi sensori, nonché nei campi della biomedicina ed energie rinnovabili.

Scoperta e verifica

Nato da una previsione teorica, questo studio ha dimostrato direttamente per la prima volta l'esistenza di questo stato quantistico, rimasto finora misterioso e sfuggente, grazie all'utilizzo del sincrotrone italiano Elettra. Fino ad ora, la conoscenza dell’esistenza di questo fenomeno era in realtà limitata alle previsioni teoriche per determinati materiali. La loro osservazione sulle superfici dei materiali solidi li rende molto interessanti per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettronici ultrasottili.

Il gruppo di ricerca, che comprende partner nazionali e internazionali tra cui l'Università Ca' Foscari Venezia, l'Istituto SPIN, l'Istituto Officina Materiali del CNR e l'Università degli Studi di Salerno, ha indagato il fenomeno di un materiale già noto alla comunità scientifica per le sue proprietà elettroniche . Per applicazioni nell'elettronica di spin superconduttrice, ma la nuova scoperta ha una portata più ampia, essendo più generale e applicabile a un'ampia gamma di materiali quantistici.

Questi materiali stanno rivoluzionando la fisica quantistica e l’attuale sviluppo di nuove tecnologie, con proprietà ben oltre quelle descritte dalla fisica classica.

Riferimento: “Signatures of surface orbital helical mineralization” di Federico Mazzola, Wojciech Brzeski, Maria Teresa Mercaldo, Anita Guarino, Chiara Beggi e Jill A. Miwa, Domenico Di Fazio, Alberto Cribaldi, John Fujii, Giorgio Rossi e Pasquale Orgiani. Sandeep Kumar Chaluvadi, Shini Ponnathum Shaleel, Giancarlo Panaccioni, Anupam Jana, Vincent Poliuzic, Ivana Vobornik, Changyoung Kim, Fabio Milito-Granozio, Rosalba Fittipaldi, Carmine Ortex, Mario Cocco e Antonio Vecchione, 7 febbraio 2024, natura.
doi: 10.1038/s41586-024-07033-8