Sergio Nuvoli

Cagliari, 5 ottobre 2020 - In diverse nicchie di applicazione tecnologica sono componenti chiave i materiali cosiddetti multiferroici: essi sono contemporaneamente, per definizione, magnetici (“calamite”) e polari (“batterie”). Essi vengono utilizzati – ad esempio - nelle memorie magnetiche ed elettriche multistato, nei convertitori di tensione a bassa dissipazione nei sensori, nelle memorie, e negli emettitori a radiofrequenza basati sulla manipolazione elettrica dello stato magnetico.

Nonostante oltre vent’anni di ricerca, non è stato ancora realizzato un materiale multiferroico a fase singola (cioè non risultante da nanostrutturazione artificiale), in versione ferromagnetica (come, appunto, il ferro), e stabile a temperatura ambiente. Ora un gruppo di ricercatori dell’Ateneo, guidato dal professor Vincenzo Fiorentini, ha predetto sulla rivista Nature Communications l’esistenza e la possibilità di sintesi di un materiale che potrebbe realizzare questo obiettivo così difficile da ottenere.

Si tratta del composto Bi5Mn5O17, familiarmente “BiMO”, un metallo multiferroico con ordine multiplo ferromagnetico, ferroelettrico, e ferrotoroidale. Per capirne la natura, possiamo approssimativamente immaginarlo come una calamita che generi anche una tensione ai suoi estremi (un po’ come una batteria o un accendino piezoelettrico), e con in aggiunta un ordine interno direzionale (toroidico) che produce effetti ottici non lineari come la bifrangenza multidirezionale (come i cristalli liquidi).

Unico nel suo genere, BiMO è stabile in più varianti pressochè identiche, ma con proprietà magnetiche, elettriche e ottiche molto diverse, e facilmente trasformabili l’una nell'altra. Inoltre, BiMO è magnetoelettrico, cioè il suo stato magnetico può essere modificato indirettamente da un campo elettrico, e il suo stato elettrico da un campo magnetico (mentre di norma il magnetismo si accoppia al campo magnetico, etc.), e piezoelettrico / piezomagnetico (stato magnetico ed elettrico modificabili tramite sforzi meccanici, e viceversa).

Infine, significativamente, BiMO è termodinamicamente stabile, e quindi verosimilmente sintezzabile in laboratorio.

Gli autori della ricerca sono Andrea Urru, laurea a Cagliari e dottorato alla SISSA di Trieste, ora postdoc a Zurigo; Francesco Ricci, laurea e dottorato a Cagliari, ora postdoc in Belgio; Alessio Filippetti, laurea a Roma Sapienza e dottorato a Cagliari, ora professore associato al Dipartimento di Fisica UniCA; Jorge Iniguez, senior scientist del Luxembourg Institute of Technology e recente visiting professor UniCA; Vincenzo Fiorentini, professore associato al Dipartimento di Fisica UniCA e attualmente addetto scientifico presso l’Ambasciata d’Italia a Berlino, che è stato anche il relatore di tesi di laurea o dottorato dei primi tre autori.

L'UNIONE SARDA del 6 settembre 2020

Cagliari - pagina 17

"NATURE" CITA L'UNIVERSITA'

Scoperta dei ricercatori dell'Ateneo guidato da Vincenzo Fiorentini sui materiali multiferrosi. E' stata pubblicata su "Nature".