Un team internazionale di ricercatori, guidato dal Politecnico di Milano, ha sviluppato una tecnica innovativa che permette di controllare il magnetismo in tre dimensioni, su scala nanometrica, all’interno di film cristallini di granato di ittrio e ferro (YIG). Lo YIG è un materiale strategico per la magnonica — un campo di studio emergente che sfrutta le onde di spin per l’elaborazione dei segnali e per l’implementazione di dispositivi di calcolo a basso consumo energetico.
Il metodo proposto è semplice e a singolo passaggio: sfrutta un laser UV focalizzato per “scrivere” in modo permanente pattern magnetici complessi nel film di YIG. Nello studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori mostrano che l’irraggiamento con laser UV induce un incremento stabile e localizzato dell’anisotropia magnetica perpendicolare, una proprietà chiave per le funzionalità del materiale. La modifica ottenuta risulta confinata sia lateralmente sia in profondità, con risoluzione fino a 100 nanometri, senza compromettere la struttura cristallina dello YIG. Un ulteriore vantaggio della tecnica è la possibilità di modulare con precisione la profondità della modifica variando la potenza del laser ottenendo un controllo continuo e tridimensionale del profilo magnetico.
Questo approccio apre la strada alla fabbricazione di architetture magnetiche complesse e metamateriali “grayscale” in film sottili di YIG, con potenziali applicazioni in dispositivi magnonici, magneto-ottici e in piattaforme ibride per tecnologie quantistiche.
La ricerca è stata condotta dal gruppo PhyND del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, in collaborazione con il Dipartimento di Meccanica e il Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano, l’Università di Perugia, RPTU University Kaiserslautern-Landau, IFN-CNR e CNR-IOM, con il supporto dell’Unione Europea (Horizon 2020 – progetto B3YOND), del Ministero dell’Università e della Ricerca, Fondazione Cariplo e Fondazione CDP
