La notizia è di quelle che aprono spiragli immensi alla conoscenza del reale. Non solo perché esplorare nuove forme di magnetismo al di là delle tradizionali, come il ferromagnetismo e l’antiferromagnetismo, rappresenta una fondamentale sfida scientifica che potrebbe aprire la strada a innovazioni in vari settori, dalle tecnologie quantistiche alle energie rinnovabili. Ma anche perché le forme di applicazioni sono tantissime. Così in un recente studio, è stato osservato un nuovo stato della materia caratterizzato da una corrente chirale, con spin e orbite organizzati. In questo stato della materia, un fotone opportunamente polarizzato può indurre l’emissione di un elettrone dalla superficie del materiale con un orientamento dello spin ben definito.
La scoperta di questo stato innovativo è stata realizzata da un team di ricerca internazionale coordinato da Federico Mazzola del Sincrotrone Elettra di Trieste, composto anche da ricercatori del Cnr-Spin, dell’Università di Salerno e dell’Università di Cracovia: i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature. «Gli stati con corrente chirale con spin e orbite organizzati rappresentano una novità assoluta, e per questo è ancora difficile prevedere quali applicazioni potranno avere» hanno spiegato Mario Cuoco e Rosalba Fittipaldi, del Cnr-Spin, tra gli autori del lavoro. Tuttavia, a causa delle loro caratteristiche chirali, ci si attende che questi fenomeni possano avere rilevanti implicazioni per future applicazioni di dispositivi optoelettronici chirali e un impatto nel settore delle tecnologie quantistiche destinato a nuovi sensori.
Lo sviluppo della ricerca in questo settore è avvenuto anche grazie ai progetti finanziati dal Ministero dell’Università e della Ricerca e attraverso il rafforzamento di ampie collaborazioni sia nazionali che internazionali, avvalendosi anche dei canali di cooperazione internazionale favoriti del Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale.
Per la prima volta la cosiddetta corrente chirale, ossia una corrente costituita da elettroni perfettamente ordinati nella stessa direzione è stata osservata con chiarezza-ed è avvenuto dopo che a studiarla e generarla è stato il gruppo di ricerca internazionale guidato da Federico Mazzola come documenta la ricerca pubblicata sulla rivista Nature. Il fenomeno quindi potrebbe trovare in futuro applicazioni in molti campi dalle tecnologie quantistiche al biomedico fino alle energie rinnovabili.
«In realtà è ancora molto difficile prevedere che applicazioni potrà avere questo fenomeno, la cosiddetta corrente chirale, perché è sostanzialmente una totale novità. La sua esistenza era stata prevista ma non era affatto scontata la possibilità di poterla produrre», hanno anche detto all’ANSA Mario Cuoco e Rosalba Fittipaldi, dell’Istituto Superconduttori, materiali innovativi e dispositivi del Consiglio Nazionale delle Ricerche, tra gli autori del lavoro che ha coinvolto come detto anche Università di Salerno e Università di Cracovia.
Alla base del fenomeno c’è il più noto effetto fotoelettrico, ossia la capacità della luce, in determinate circostanze, di indurre la generazione di una corrente elettrica quando colpisce alcuni materiali. Un principio ampiamente usato ad esempio nei pannelli fotovoltaici.
«In questo caso – hanno aggiunto Cuoco e Fittipaldi – abbiamo realizzato dei materiali molto particolari, con una loro speciale organizzazione interna, tali che quando vengono colpiti dalla luce provocano il rilascio di elettroni tutti con lo stesso spin, una caratteristica degli elettroni». Si genera così un fascio di elettroni incredibilmente ordinato secondo ‘un verso’, la cosiddetta corrente chirale che potrebbe in futuro essere sfruttata in varie applicazioni proprio per le sue caratteristiche differenti rispetto alle correnti ‘normali’, dove convivono invece tutti gli spin.
