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Titolo del progetto di ricerca Unraveling the role of topological magnetic defects in skyrmion lattice formation and dynamics with three-dimensional X-ray imaging Svelare il ruolo dei difetti magnetici topologici nella formazione e nella dinamica del reticolo di skyrmioni con la visualizzazione tridimensionale per mezzo dei raggi X Soggetto e obiettivo Il nostro obiettivo in questo progetto è di verificare il meccanismo di formazione di strutture magnetiche esotiche di recente scoperta, nominate “skyrmioni”. Normalmente i materiali magnetici si dividono tra quelli in cui i momenti magnetici atomici (che si possono paragonare ad un ago di una bussola per la loro sensibilità ai campi magnetici) sono tutti paralleli tra loro, i cosidetti ferromagneti (il classico magnete che serve ad attaccare la lista della spesa sul frigo) e in antiferromagneti, dove i momenti magnetici atomici si allineano a coppie con direzioni opposte. Questi ultimi ad uno sguardo superficiale appaiono come dei materiali non magnetici, tuttavia presentano proprietà fisiche particolari, che sono interessanti sia da un punto di vista di comprensione di alcune proprietà dei materiali e per le applicazioni pratiche, specialmente nel campo di dispositivi di archiviazione di informazioni digitali. Tuttavia alcuni materiali sfuggono a questa semplice caratterizzazione e presentano strutture magnetiche più complesse, per la cui descrizione bisogna introdurre dei modelli fisici più complessi. A questa complessità sono spesso legati fenomeni molto interessanti come la possibilità di manipolare i momenti magnetici con delle correnti elettriche al posto di un campo magnetico esterno, con grandi vantaggi in termini di efficienza energetica. L'interesse non è puramente accademico ma ha importanti ripercussioni tecnologiche in particolare per dispositivi elettronici presenti nei computer e nei server “nella nuvola” che contengono oggigiorno la stragrande parte delle informazioni presenti su internet. Nel nostro progetto siamo interessati ad una classe di materiali magnetici che contengono configurazioni di momenti magnetici assai complessi, che hanno il pregio di essere molto stabili e di poter diventare (almeno in teoria) possibili elementi di memoria magnetica ad alta densità. Nel nostro progetto vogliamo verificare come queste strutture magnetiche si formino nei materiali e come reagiscano a delle sollecitazioni date da correnti impulsate. Per far questo utilizzeremo delle tecniche di visualizzazione tridimensionale che sono state recentemente sviluppate nel nostro gruppo e dai nostri collaboratori. Parole chiave Information technology, information storage and manipulation, skyrmions, X-ray imaging, three-dimensional magnetic tomography, pump-probe experiments
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