Per quasi novant’anni abbiamo raccontato il magnetismo dei materiali attraverso due grandi famiglie. Da una parte i ferromagneti, come quelli che usiamo per attaccare un foglio al frigorifero. Dall’altra gli antiferromagneti, nei quali i contributi magnetici si compensano e non producono una magnetizzazione complessiva. Una ricerca guidata dallo SLAC National Accelerator Laboratory, pubblicata su Science il 29 ottobre 2026, offre una prova sperimentale importante di una terza classe: l’altermagnetismo.
Il nome può sembrare astratto, ma il risultato riguarda il modo in cui potremmo costruire le memorie elettroniche e, forse, alcune tecnologie quantistiche. Gli altermagneti uniscono caratteristiche che nei materiali tradizionali sembravano incompatibili. Il nuovo studio non annuncia un processore rivoluzionario già pronto: dimostra una proprietà fisica specifica nel tellururo di manganese, MnTe, e rafforza l’interpretazione di questo composto come altermagnete.
Perché non tutti i materiali magnetici si comportano allo stesso modo
Il magnetismo nasce dal comportamento quantistico degli elettroni, in particolare da una proprietà chiamata spin. In un ferromagnete molti spin tendono ad allinearsi nella stessa direzione, generando una magnetizzazione netta. È il comportamento che associamo comunemente alle calamite. Negli antiferromagneti, invece, gli spin di siti vicini sono orientati in direzioni opposte e i loro contributi si annullano.
Questa seconda classe è meno intuitiva perché un materiale può avere un ordine magnetico ben definito senza comportarsi come una calamita macroscopica. L’assenza di un campo magnetico netto può essere un vantaggio per alcune applicazioni, perché riduce la sensibilità a disturbi esterni. Ma rende anche più difficile leggere e controllare l’informazione conservata nel materiale.
Gli altermagneti presentano un ordine alternato degli spin simile a quello degli antiferromagneti, ma la struttura cristallina introduce una differenza fondamentale. Gli ambienti atomici associati agli spin opposti sono collegati da particolari operazioni di simmetria, come rotazioni, e questa geometria modifica il comportamento elettronico. Il risultato è una separazione degli stati elettronici dipendente dalla direzione del moto, pur senza una magnetizzazione netta.
La geometria nascosta nel cristallo
Per capire l’idea possiamo immaginare due reticoli con frecce magnetiche alternate: una verso l’alto e una verso il basso. Se la geometria che circonda ogni freccia è equivalente, il sistema può comportarsi come un antiferromagnete convenzionale. Se invece l’ambiente cristallino delle frecce opposte è ruotato in modo particolare, emergono simmetrie diverse. La differenza può essere invisibile a una semplice osservazione macroscopica, ma diventare evidente quando si studiano gli elettroni e le loro eccitazioni.
Il tellururo di manganese è stato a lungo considerato un antiferromagnete. Negli ultimi anni è diventato uno dei candidati più interessanti per verificare l’esistenza dell’altermagnetismo. Il problema non era soltanto osservare un segnale insolito, ma trovare una caratteristica capace di distinguere in maniera convincente il nuovo ordine da spiegazioni alternative.
La prova cercata: la chiralità
I ricercatori si sono concentrati sulla chiralità, una proprietà che descrive strutture non sovrapponibili alla propria immagine speculare. La mano destra e la mano sinistra sono l’esempio più familiare. Nel materiale studiato la questione è più sottile: riguarda le eccitazioni collettive degli spin, chiamate magnoni, e la loro risposta a un fascio di raggi X.
Secondo i modelli teorici, nel MnTe altermagnetico dovrebbe esistere un’eccitazione magnetica con una firma chirale particolare. Osservarla avrebbe offerto una prova più forte rispetto ai segnali precedenti. Per questo il gruppo guidato da Daniel Jost dello SLAC ha utilizzato una tecnica avanzata di diffusione anelastica risonante dei raggi X, sensibile alle proprietà delle eccitazioni magnetiche.
Come si distingue una luce che gira a destra da una che gira a sinistra
L’esperimento è stato condotto presso l’European Synchrotron Radiation Facility, in Francia, utilizzando fasci di raggi X con polarizzazione circolare controllata. In termini semplificati, la polarizzazione descrive il modo in cui il campo elettromagnetico oscilla durante la propagazione. Nel caso circolare si possono distinguere due versi opposti di rotazione.
Un sistema chirale può interagire in maniera diversa con le due polarizzazioni. Confrontando i segnali ottenuti, i ricercatori hanno identificato una differenza coerente con la presenza di un magnone chirale. Questa firma, secondo il modello teorico e le verifiche sperimentali, non è spiegabile con il comportamento di un antiferromagnete convenzionale.
Lo studio, intitolato Chiral altermagnon in MnTe, è stato pubblicato su Science il 29 ottobre. Gli esperimenti iniziali erano stati svolti nel 2024 e ripetuti all’inizio del 2025, contribuendo a verificare la riproducibilità del risultato. La conclusione principale è circoscritta ma importante: nel MnTe è stata osservata direttamente un’eccitazione magnetica chirale con proprietà compatibili con la simmetria altermagnetica.
Perché la spintronica potrebbe beneficiarne
Nei circuiti elettronici tradizionali l’informazione viene elaborata soprattutto sfruttando la carica degli elettroni. La spintronica prova a utilizzare anche lo spin, aggiungendo un’altra variabile con cui controllare o memorizzare stati. È un campo di ricerca attivo da anni e comprende già alcune tecnologie commerciali, ma nuovi materiali potrebbero ampliarne le possibilità.
I ferromagneti sono relativamente semplici da leggere e controllare, ma possono essere sensibili ai campi magnetici esterni. Gli antiferromagneti sono meno vulnerabili a questo problema, però risultano più difficili da utilizzare per generare e rilevare correnti polarizzate in spin. Gli altermagneti sembrano offrire una combinazione interessante: magnetizzazione netta nulla e, al tempo stesso, proprietà elettroniche utili per trasportare informazione legata allo spin.
In teoria questo potrebbe aiutare a progettare memorie più robuste, componenti veloci e sistemi con consumi ridotti. Ma non esiste una relazione automatica tra la scoperta di una proprietà fisica e la realizzazione di un chip efficiente. Bisogna ancora dimostrare come scrivere, leggere e mantenere stati affidabili in dispositivi miniaturizzati, come integrare questi materiali nei processi produttivi e come si comportano a temperatura e condizioni operative realistiche.
Che cosa non è stato dimostrato
La ricerca dello SLAC non ha costruito un processore basato sull’altermagnetismo e non ha misurato un risparmio energetico in un computer commerciale. Il risultato riguarda un materiale candidato e una particolare eccitazione magnetica osservata con una strumentazione scientifica altamente specializzata. È un avanzamento della fisica della materia condensata, non un annuncio di prodotto.
Questo chiarimento è importante perché il termine terzo tipo di magnetismo può suggerire una scoperta improvvisa e definitiva. In realtà l’altermagnetismo è oggetto di un percorso teorico e sperimentale sviluppato nel corso di diversi anni. Lo studio aggiunge una prova particolarmente robusta a un quadro che si è costruito gradualmente.
Dal laboratorio ai dispositivi del futuro
Il prossimo obiettivo sarà imparare a controllare gli stati altermagnetici con luce e corrente elettrica. È una condizione necessaria per trasformare un comportamento osservabile in laboratorio in una funzione utile per un dispositivo. I ricercatori studieranno anche altri materiali, perché la presenza della stessa classe di ordine magnetico non garantisce proprietà identiche in tutti i composti.
Quello che trovo più interessante è il modo in cui una differenza geometrica quasi invisibile può cambiare il comportamento della materia. Non servono necessariamente nuove particelle o fenomeni esotici: basta guardare con strumenti migliori l’organizzazione di atomi e spin. Se un giorno avremo memorie elettroniche più efficienti grazie agli altermagneti, il percorso sarà cominciato anche da esperimenti come questo, capaci di dimostrare che le categorie con cui descrivevamo il magnetismo non erano complete.
