La tecnica “furba” per rimpicciolire i computer

(Politecnico di Milano) – Rimpicciolire i microprocessori e modificare il modo in cui dialogano i “cervelli” dei nostri computer e smartphone per renderli più piccoli, veloci, flessibili e intelligenti. È questo l’obiettivo del progetto SWING, coordinato dal Politecnico di Milano, che si propone di impiegare l’innovativa tecnica “tam-SPL”, una tecnica “furba” inventata presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico per controllare le configurazioni di spin in un film di materiale magnetico. Ciò al fine di realizzare circuiti magnetici miniaturizzati da impiegare per elaborare l’informazione nei nostri dispositivi.

I magneti permanenti che decorano i nostri frigoriferi sono composti di materiale ferromagnetico. In essi, i momenti magnetici degli elettroni, cioè gli spin, sono prevalentemente allineati in una direzione, concorrendo così a creare la forza macroscopica che li tiene attaccati al nostro frigorifero.

Gli spin elettronici non sono fissi, interagiscono infatti con l’ambiente circostante e reagiscono a stimoli esterni riorientandosi. Ciò fornisce la possibilità di manipolare la configurazione di spin all’interno di un materiale.

I ricercatori del gruppo di nanomagnetismo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano utilizzano la tecnica “tam-SPL” e con la scansione di una “penna ultrasottile” (la punta di un microscopio a forza atomica) su una sorta di “lavagna magnetica”, sono in grado di scrivere, cancellare e riscrivere a piacimento una configurazione di spin. Il tutto con una precisione spaziale migliaia di volte superiore allo spessore di un capello.

Un materiale ferromagnetico è una sorta di “mare di spin”. Se in esso gettiamo l’equivalente magnetico di una pietra, si generano delle perturbazioni dell’orientazione dello spin che si propagano come le onde nel mare. Esse prendono il nome di onde di spin, ed il loro uso potrebbe rivoluzionare la modalità di processare l’informazione in nuovi chips da usare entro i nostri computer o smartphone.

Potremo avere circuiti entro i quali confinare la propagazione delle onde di spin, controllarne le proprietà e permetterne l’interazione. Tutto ciò in modo molto simile all’ottica integrata, con la differenza che le onde di spin possono avere lunghezze d’onda inferiori a quelle della luce visibile e quindi permettere una più spinta miniaturizzazione.

SWING (Patterning Spin-Wave reconfIgurable Nanodevices for loGics and computing), che fa parte del Programma Horizon2020 della Comunità Europea, è stato assegnato a Edoardo Albisetti nell’ambito delle Marie-Skłovdowska Curie Action – Global Fellowships (MSCA-GF) ed è Coordinato dal Professor Riccardo Bertacco del Politecnico di Milano.

I primi due anni di ricerche si svolgono presso i laboratori del Nanoscience Initiative of the CUNY Advanced Science Research Center, New York (USA). Il terzo e ultimo anno si svolgerà nel gruppo di Nanomagnestismo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, presso Polifab, il centro per la micro e nano-fabbricazione del Politecnico di Milano.