
La generazione e la misurazione delle correnti di spin, tra gli obiettivi centrali della spintronica, può essere realizzata in diversi modi:
- tramite il trasporto di spin elettronici nei metalli,
- tramite il moto di pareti di Bloch o di Neel o di strutture topologiche come vortici e skyrmioni,
- tramite la trasmissione di onde di spin in ferromagneti.
L'INRiM studia diversi sistemi spintronici:
- eterostrutture contenenti strati magnetici e non magnetici con grande effetto spin-orbita (es. Co / Pt e Ta / CoFeB). Queste strutture mostrano rottura della simmetria di inversione e sono caratterizzate dall'interazione di Dzyaloshinskii-Moriya (DMI), che agisce come un'interazione di scambio anisotropica tra gli spin adiacenti. Tale interazione genera configurazioni magnetiche stabili, come pareti di dominio con una chiralità fissa e skyrmioni, piccoli vortici magnetici caratterizzati da alta stabilità. L'INRIM è attivo nella ricerca per la determinazione della costante DMI la cui conoscenza è fondamentale per le future applicazioni spintroniche.
- giunzioni tunnel magnetiche, già ampiamente applicate nelle testine di lettura degli hard disk e nei dispositivi di memoria magnetic random access memories (MRAM). Tali sistemi sono basati sull'effetto di spin-transfer-torque causato da una corrente di spin che subisce effetto tunnel tra due strati magnetici separati da uno strato isolante. L'INRIM studia la dinamica di magnetizzazione (es. dei vortici magnetici) in funzione di importanti parametri di influenza come la presenza di difetti o il calore.
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bilayer formati da uno strato metallico con un forte effetto spin-Hall (es. Pt) e da un ferromagnete isolante (es. YIG). In questi sistemi, la corrente di spin può essere generata in uno dei due strati e trasmessa nell'altro attraverso l'interfaccia, dando origine ad una varietà di nuovi effetti fisici. L'INRIM è attivo sia nell'ambito dell'esame sperimentale che teorico degli effetti spin Seebeck, spin Peltier, spin pumping e spin Hall torque, che emergono in queste configurazioni e che rappresentano promettenti dispositivi spintronici.
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film magnetici (es. Permalloy, YIG) per misure di risonanza ferromagnetica (FMR) ed onde di spin nel dominio del tempo e della frequenza al fine di comprendere la generazione e la propagazione di correnti di spin.