Le nanostrutture magnetiche (con dimensioni dell’ordine del miliardesimo di metro) sono componenti fondamentali in tecnologie emergenti quali la spintronica e la computazione quantistica. Rispetto a un tipico materiale magnetico, la piccolissima taglia di questi sistemi dà luogo a fenomeni caratteristici della meccanica quantistica che possono essere sfruttati nella progettazione di algoritmi di calcolo e di dispositivi in grado di superare decisamente qualunque controparte tradizionale.
Un aspetto cruciale della ricerca in questo campo è la comprensione della dinamica, ovvero del modo in cui lo stato degli elettroni che danno origine al magnetismo evolve nel corso del tempo. Essendo questa dinamica caratterizzata da scale di tempo e di lunghezza molto piccole (rispettivamente dell’ordine del millesimo di nanosecondo e di frazioni di nanometro), una sua misura diretta non era finora stata possibile.Nello studio Spin dynamics of molecular nanomagnets unravelled at atomic scale by four-dimensional inelastic neutron scattering, appena uscito sulla prestigiosa rivista Nature Physics, svolto nell’ambito di una collaborazione internazionale che vede protagonista un gruppo di ricercatori dell’Università di Parma, viene illustrato un nuovo approccio che rende possibile determinare direttamente questa dinamica su scala atomica a partire da sofisticate misure di spettroscopia neutronica.
L’efficacia di questa metodica è stata dimostrata su un anello di otto atomi di Cromo, uno dei più studiati nanomagneti molecolari per via della sua dinamica fortemente quantistica. Questo risultato apre notevoli prospettive sia di carattere fondamentale che tecnologico, per le potenziali applicazioni degli anelli molecolari come unità fondamentali (qubit) dei computer quantistici.
Il gruppo di fisici teorici di Parma che ha partecipato a questa ricerca e collaborato all’esperimento è costituito dai proff. Giuseppe Amoretti, Stefano Carretta e Paolo Santini ed è da anni all’avanguardia nella ricerca sul magnetismo molecolare, che svolge nell’ambito di numerose collaborazioni internazionali e di progetti finanziati da Unione Europea, MIUR e Fondazione Cariparma.
