In un articolo pubblicato di recente in Scienza avanzata, ricercatori del Paul Drude Institute di Berlino, Germania, e dell'Università di Xiamen, Xiamen, Cina, hanno dimostrato che il NiCo ferrimagnetico2O4 (NCO) costituisce una soluzione per la sfida a lungo termine di trovare materiali con una robusta magnetizzazione fuori piano.
Inoltre, hanno dimostrato che le caratteristiche elettriche e magnetiche degli NCO possono essere adattate in ampi intervalli. Il gruppo di ricerca ha anche risolto l'origine di un insolito fenomeno fondamentale del magnetotrasporto. Questi risultati aprono la strada a nuove applicazioni spintroniche, offrendo soluzioni per future memorie ad alta densità oltre i progetti attuali.
Con l'obiettivo di sviluppare nuovi ossidi magnetici per la futura spintronica e comprenderne le proprietà fondamentali, Lv. et al. ha dimostrato che NiCo2O4 si distingue come un materiale spintronico promettente grazie alla sua robusta magnetizzazione fuori piano e alla sintonizzazione flessibile. Di conseguenza, l’utilizzo di NCO apre la strada a nuovi concetti spintronici ferrimagnetici e memorie ad alta densità di prossima generazione oltre ai concetti recentemente riportati basati su materiali antiferromagnetici.
L'identificazione di materiali magnetici con una robusta anisotropia magnetica perpendicolare (fuori piano) (PMA) è cruciale per la spintronica odierna poiché le strutture superreticolari con strati individuali ultrasottili vengono solitamente utilizzate per realizzare PMA nelle memorie ad alta densità. I materiali con un PMA robusto in film relativamente spessi sono molto meno impegnativi per la fabbricazione del dispositivo e, quindi, più convenienti.
Lo studio di Lv. et al. rivela che oltre al PMA, l'intero trasporto e le proprietà magnetiche dei film di NCO possono essere adattati in ampi intervalli a seconda delle concentrazioni relative di cationi Ni in diversi stati di valenza (Ni2+ contro Ni3+). Infatti, si è scoperto che le caratteristiche dei materiali dei film NCO dipendono in modo cruciale dalla conduttività elettrica che può essere regolata tra comportamento isolante e metallico.
Dal punto di vista fondamentale, Lv. et al. rivelare l'origine dell'insolita inversione di segno nell'effetto Hall anomalo (AHE) come conseguenza di una competizione tra diversi meccanismi sottostanti. In effetti, gli autori dimostrano che il segno dell'AHE può essere facilmente regolato nei film NCO indipendentemente dal loro spessore, cosa mai riportata per altri materiali monofase.
Lo studio ha inoltre rivelato per la prima volta un contributo dello skew-scattering in un materiale a bassa conduttività (~ 102 Ω-1cm-1). In precedenza, un tale contributo all'AHE era stato segnalato solo per metalli super puliti con elevata conduttività (~ 106 Ω-1cm-1). In questo contesto, i film NCO costituiscono una nuova piattaforma per studiare e manipolare il trasporto quantistico nei materiali magnetici.
Sulla base sia delle conoscenze aggiuntive sui fenomeni di magnetotrasporto sia delle proprietà magnetiche sintonizzabili, l'NCO ferromagnetico rappresenta una grande promessa per la ricerca successiva. Questo lavoro è, quindi, di ampio interesse per la ricerca fondamentale, la progettazione di nuove applicazioni spintroniche e lo sviluppo industriale di memorie ad alta densità.