Uno studio sperimentale condotto dall’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Iom), insieme all’Università degli Studi di Perugia, ed il Laboratorio di Spintronica dell’Università di Pechino, ha applicato i concetti tipici dei sistemi bidimensionali ai cristalli magnonici di moiré osservando la forte localizzazione delle onde di spin in diverse regioni del cristallo. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review X.
Uno studio condotto in collaborazione tra Istituto Officina dei Materiali di Perugia, Università degli Studi di Perugia, e Laboratorio di Spintronica dell’Università di Pechino, ha applicato i concetti tipici dei sistemi bidimensionale, come il grafene, e la nano-fotonica ai cristalli magnonici di moiré.
I cristalli magnonici sono una nuova classe di materiali che vengono utilizzati per controllare su scala nanometrica la propagazione delle onde di spin. Queste onde rappresentano le eccitazioni collettive dei sistemi magnetici, e vengono sfruttate per il trasferimento e l’elaborazione delle informazioni al fine di realizzare tecnologie innovative a basso consumo di energia.
La ricerca si inquadra in una lunga collaborazione internazionale tra i gruppi di Perugia e Pechino che, negli ultimi anni, hanno svolto studi sperimentali innovativi nell’ambito dei materiali magnetici nanostrutturati.
In questo studio, i ricercatori dell’Università di Pechino, hanno realizzato mediante litografia elettronica e l'incisione con fascio ionico dei super-reticoli di moirè sovrapponendo due cristalli magnonici (vedi figura) costituiti da una matrice ordinata di fori realizzati in un film di granato di ferro e ittrio (YIG).
“Lo studio, realizzato mediante la tecnica di spettro-microscopia di luce Brillouin nei laboratori IOM-CNR di Perugia, ha permesso di osservare che esiste un angolo ottimale (magico) di 6° di disallineamento tra i due sottoreticoli, che permette la propagazione delle onde di spin lungo i canali che si generano ai bordi della cella elementare del reticolo di moirè. Oltre a queste onde guidate, esistono onde confinate all’interno della cella elementare del super-reticoli di moiré”, afferma Gianluca Gubbiotti di Cnr-Iom, responsabile del laboratorio di spettroscopie ottiche di Perugia.
I risultati ottenuti sono coerenti con il quadro ottenuto attraverso simulazioni micromagnetiche.
L’aver osservato per la prima volta queste onde con elevato livello di confinamento in super-reticoli di moiré rappresenta un passo importante per lo sviluppo di un filone di ricerca sui materiali magnetici nanostrutturati, visti come la controparte dei sistemi elettronici e fotonici, con l’ulteriore possibilità di modulare le proprietà delle onde di spin mediante l’applicazione di un campo magnetico
DOI: 10.1103/PhysRevX.13.021016