La ricerca condotta dall’Istituto di Scienza di Tokyo ha rivelato nuovi aspetti dell’effetto Hall in materiali avanzati, grazie ai campi magnetici in piano. Questa scoperta amplia la comprensione del trasporto elettronico e apre nuove prospettive per il controllo del trasporto elettronico in presenza di campi magnetici.
L’effetto Hall è un fenomeno fondamentale che si verifica quando un materiale attraversato da una corrente elettrica è sottoposto a un campo magnetico, generando una tensione perpendicolare sia alla corrente che al campo. Sebbene l’effetto Hall sia stato ampiamente studiato nei materiali esposti a campi magnetici fuori dal piano, l’interesse per gli effetti dei campi magnetici in piano è stato relativamente limitato fino ad ora.
Recentemente, i campi magnetici in piano hanno attirato l’attenzione per la loro capacità di rivelare nuovi comportamenti dei materiali, specialmente in materiali come EuCd Sb, che presentano punti singolari nelle loro strutture a bande elettroniche. Un team di ricercatori dell’Istituto di Scienza di Tokyo e del RIKEN Center for Emergent Matter Science ha condotto uno studio per esplorare l’effetto Hall anomalo indotto dai campi magnetici in piano nei film di EuCd Sb.
I risultati di questo studio, pubblicato su Physical Review Letters il 3 dicembre 2024, hanno evidenziato come i campi magnetici in piano possano influenzare in modo significativo le strutture a bande elettroniche. Secondo il Professore Associato Masaki Uchida, questa scoperta apre nuove prospettive per la manipolazione dell’effetto Hall nei materiali magnetici, offrendo interessanti possibilità per lo sviluppo di tecnologie basate sulla misurazione accurata dei campi magnetici, come i sensori magnetici.
Durante la ricerca, il team ha scoperto che i campi magnetici in piano provocano un effetto Hall anomalo nei sottili film di EuCd Sb, il cui segno varia con la rotazione del campo magnetico in piano, mostrando una simmetria a tre vie per la rotazione dei campi magnetici. Inoltre, lo studio ha evidenziato che tali effetti sono legati a uno spostamento insolito dei punti singolari nelle strutture a bande elettroniche, che corrisponde alla manifestazione della magnetizzazione orbitale.
La magnetizzazione orbitale rappresenta il moto rotazionale di un pacchetto d’onda elettronico, formulato come un tensore geometrico quantistico nei solidi. Questa scoperta ha contribuito a una maggiore comprensione di come i campi magnetici in piano possano alterare la struttura interna dei materiali, aprendo la strada a ulteriori ricerche e sviluppi nel campo del magnetotrasporto.
Inoltre, i ricercatori hanno osservato che anche piccole variazioni dell’angolo del campo magnetico possono portare a significative modifiche nell’effetto Hall anomalo in piano, sottolineando la versatilità del materiale e il suo potenziale per applicazioni che richiedono la misurazione precisa dei campi magnetici lungo direzioni specifiche.
In conclusione, il lavoro condotto dal team non solo rappresenta un passo avanti nello studio sperimentale della magnetizzazione orbitale, ma stimola anche lo sviluppo di materiali per future applicazioni, rivoluzionando il concetto di effetto Hall nei materiali magnetici. Questo studio contribuisce a migliorare la nostra comprensione di come i campi magnetici in piano influenzino le proprietà elettroniche dei materiali avanzati, aprendo la strada alla creazione di materiali con proprietà di magnetotrasporto personalizzate per le tecnologie future.
Links:
