Team di scienziati ha osservato per la prima volta che la multiferroicità, ossia l’esotica coesistenza di magnetismo e ferroelettricità, può esistere in materiali bidimensionali
Un team di fisici del Massachussets Institute of Technology (MIT), del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Spin) e dell’Arizona State University (ASU) ha osservato, per la prima volta, che la multiferroicità (ossia l’esotica coesistenza di magnetismo e ferroelettricità) può esistere in un materiale perfettamente bidimensionale.
I materiali bidimensionali sono come i mattoncini LEGO: mettendoli uno sopra l’altro, si creano infinite combinazioni di nuovi materiali con proprietà estremamente interessanti. All’inizio il “LEGO degli scienziati dei materiali” era composto per la maggior parte da grafene e da dicalcogenuri di metalli di transizione; successivamente si è arricchito di componenti più complessi, quali materiali magnetici bidimensionali e composti ferroelettrici 2D. Ora, un team internazionale di ricercatori presso MIT, Cnr e ASU ha fatto un ulteriore passo avanti, scoprendo il “mattoncino LEGO multiferroico”, ossia un materiale monostrato contemporaneamente magnetico e ferroelettrico.
Nell’ ultimo lavoro pubblicato su Nature (Q. Song et al, Nature 601, 602 (2022)), il team si è focalizzato sullo Ioduro di Nickel (NiI2), un materiale conosciuto per essere multiferroico in fase cristallina. Non era però noto né se il NiI2 potesse essere sintetizzato in fase bidimensionale né se, in questa forma, conservasse le proprietà multiferroiche. Attraverso tecniche ottiche, i gruppi di Nuh Gedik e Riccardo Comin al Massachussets Institute of Technology, hanno studiato la risposta magnetica ed elettrica del materiale, evidenziando che, a circa 20 Kelvin, un monostrato di NiI2 risulta essere sia magnetico che ferroelettrico.
Il gruppo teorico di Silvia Picozzi presso Cnr-Spin di Chieti ha contribuito all’interpretazione delle misure sperimentali, modellizzando l’andamento della temperatura di transizione multiferroica in funzione del numero di strati atomici e spiegando microscopicamente, sulla base di simulazioni a principi primi, la coesistenza delle fasi ferroelettriche e magnetiche. I risultati aprono ora la strada allo sviluppo di dispositivi, costruiti con bit multiferroici, che siano ultra-sottili, ultra-veloci e le cui proprietà magnetiche possano essere controllate elettricamente.
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