di Marco Milano
La spintronica è un particolare settore dell’elettronica che sfrutta la prorietà di spin degli elettroni, vale a dire la loro caratteristica di rotazione. Studiare la meccanica quantistica di diverse classi di materiali può voler dire aprire nuovi orizzonti, ad esempio, per la memorizzazione di dati digitali.
Un interessante contributo in questo settore arriva dall’Istituto di nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Nano-Cnr): un foglio di grafene – materiale basato sul carbonio – è in grado di intrappolare, come una ragnatela, molecole magnetiche. Si tratta di un dispositivo con una sensibilità di misura del campo magnetico mai registrata in precedenza, pari alla precisione di una singola molecola. Questo eccezionale risultato – ottenuto da una collaborazione con il Centro S3 dell’Istituto nanoscienze del Cnr di Modena, il Cnrs di Grenoble e il Karlsruhe Institute of Technology e pubblicato sulla rivista Nano Letters – potrebbe avere importanti applicazioni nella realizzazione di memorie ad alta densità, appunto, e di sensori molecolari.
Secondo Andrea Candini, ricercatore dell’istituto Nano-Cnr “Le molecole magnetiche sono una sorta di nano-calamite di pochi miliardesimi di metro e sono tra le promesse della spintronica perché possono funzionare come le più piccole unità in cui registrare un bit di informazione. Sviluppare nuove generazioni di memorie magnetiche con densità elevata è cruciale per poter ‘leggere’ unità magnetiche che nel prossimo futuro avranno dimensioni confrontabili con quelle di una molecola”
Per ottenere il dispositivo, delle molecole magnetiche sono state depositate su uno strato di grafene, materiale in grado di intercettare il flusso magnetico di una singola molecola e di restituire un segnale elttrico quando viene invertita la polarità magnetica. “Prima sono state progettate le molecole più adatte per potersi innestare sulla struttura esagonale del grafene“, spiega Marco Affronte, del Centro S3 “poi è stata messa a punto la lavorazione del foglio di grafene, fino ad ottenere un dispositivo di appena 10 nanometri di lato. Infine le misure magnetiche, che hanno richiesto temperature prossime allo zero assoluto per rilevare soltanto i segnali del grafene e delle molecole e limitare il rumore “.
La possibilità, dimostrata con il lavoro del Cnr, di combinare grefene e molecole magnetiche per registrare l’informazione, potrà consentire, nelle previsioni dei ricercatori, di utilizzare il dispositivo come una testina degli hard disk attualmente in commercio, ma con dimensioni molto più ridotte. Un sensore di molecole biologiche, sfruttando la presenza di molecole magnetiche nel dispositivo, è un’altra interessante alternativa da intergrare nei ‘Lab-on-chip’
Trattandosi di nanotecnologie, come spesso succede, bisogna considerare il dispositivo come ‘futuribile’. Ma ben allineato allo spirito di progetti della Commissione Europea, come i recenti Flagship.
