Con le onde di spin a un passo dai processori di domani

Le onde di spin ci portano a un passo dallo sviluppo di processori in grado di manipolare l’informazione in maniera veloce ed energeticamente efficiente. Grazie a un gruppo di ricerca coordinato dal Politecnico di Milano che è riuscito per la prima volta a realizzare nano-circuiti magnetici riconfigurabili per onde di spin utilizzando l’innovativa tecnica “tam-SPL”, che ha permesso di controllare le configurazioni di spin in un film di materiale magnetico. Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Communications Physics del gruppo Nature, permetterà di sviluppare nuovi sistemi più veloci, flessibili e compatti di elaborazione dell’informazione nei futuri processori.

Le onde di spin

Le onde di spin sono l’analogo delle onde elettromagnetiche o acustiche nel campo del magnetismo. In un ferromagnete, ad esempio una comune calamita, gli spin, cioè i momenti magnetici dei singoli elettroni che compongono il materiale sono allineati in una direzione. Un materiale ferromagnetico è una sorta di “mare di spin”. Se vi gettiamo l’equivalente magnetico di una pietra, si generano delle perturbazioni dell’orientazione degli spin che si propagano come le onde nel mare. Queste perturbazioni sono chiamate “onde di spin”.

I processori

Le onde di spin potranno essere utilizzate nei processori del futuro, per manipolare l’informazione in maniera veloce ed energeticamente efficiente, in modo analogo 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.

Fino ad ora però, realizzare circuiti logici in cui controllare le onde di spin con una precisione del nanometro (un miliardesimo di metro), era molto difficile. I ricercatori del Politecnico di Milano sono però riusciti a risolvere questo problema grazie alla tecnica “tam-SPL”, con cui sono in grado di scrivere, cancellare e riscrivere a piacimento una configurazione di spin in un ferromagnete con la scansione di una “penna ultrasottile” (la punta di un microscopio a forza atomica). Questo ha permesso di realizzare per la prima volta guide d’onda nanometriche in cui le onde di spin posso viaggiare, curvare e interagire tra di loro, compiendo un significativo passo in avanti nello sviluppo di nuove piattaforme per i nostri computer o smartphone del futuro.

Un team internazionale

Il lavoro è stato coordinato dal Dipartimento di Fisica ed in particolare da Edoardo Albisetti, Daniela Petti e Riccardo Bertacco, nell’ambito del progetto Horizon2020 SWING (Patterning Spin-Wave reconfIgurable Nanodevices for loGics and computing) ed è frutto di una collaborazione con CUNY-ASRC (New York), CNR-IOM (Perugia) e Paul Scherrer Insititute (Villigen, Zurigo).

Riferimenti: Communications Physics; Politecnico di Milano