Aggregatore di feed
Che cosa è l’altermagnetismo?
Claudio Della Volpe
L’anno scorso un nuovo termine è venuto ad incrementare la confusione che già esisteva a proposito del magnetismo; sfido chiunque dei miei pochi lettori a negare che parlare di magnetismo comporti sempre un certo grado di difficoltà.
Il termine cui alludo è altermagnetismo, inventato nel 2024 in un lavoro pubblicato su Nature; un successivo lavoro su un’altra rivista della galassia Nature una review aiuta a farsi un’idea, ma c’è anche qualche articolo divulgativo, che consiglio caldamente.
Ovviamente devo ripartire da un poco prima per raccontarvi la cosa. Dedicatemi qualche minuto casomai sotto l’ombrellone.
Prima cosa da ricordare. Si dice spesso che il magnetismo (B) è un effetto relativistico del campo elettrico (E) (B ed E sono vettori), ossia frutto del fatto che la velocità con cui il campo si espande è finita, non infinita e dunque se ne vedono le variazioni, i gradienti; questa descrizione sia pure utile non è completamente corretta e dunque si dovrebbe parlare di campo elettromagnetico, in cui i due componenti interagiscono reciprocamente a causa della relatività, ma non solo. Dire che tutto il magnetismo è “solo un effetto relativistico dell’elettricità” funziona bene per campi statici generati da cariche in moto (tipo i fili con corrente), ma non per configurazioni in cui E e B sono coesistenti e accoppiati dinamicamente, come avviene nelle onde elettromagnetiche, dove vale invece la classica immagine delle due oscillazioni perpendicolari.
Fig. 1 Un’onda elettromagnetica (sinusoidalepolarizzata linearmente) che si propaga nella direzione +z in un mezzo omogeneo, isotropo e senza perdite (come potrebbe essere il vuoto). Il campo elettrico E → (frecce blu) oscilla nella direzione ±x, mentre il campo magnetico B → (frecce rosse) – ortogonale ad E → – oscilla nella direzione ±y, in fase con il campo elettrico.
Seconda cosa da ricordare. Ci sono tre vettori che esprimono il campo magnetico, indicati dai simboli B, H e M; in sostanza, H è il campo sorgente, M quello indotto all’interno di un materiale ed infine il campo B è il campo finale modificato dall’effetto della magnetizzazione del materiale, e infatti la loro relazione è la seguente
B = μ₀ * (H + M)
Dove:
- μ₀: è la permeabilità magnetica del vuoto.
- M: è la magnetizzazione del materiale, che rappresenta la risposta del materiale al campo magnetico.
Se la magnetizzazione M è nulla o bassa allora rimane una sostanziale proporzionalità fra B ed H
B = μ₀ *H
Ed inoltre esiste una relazione fra M ed H M = χ*H
in cui il termine di proporzionalità adimensionale può essere positivo, nullo e negativo e prende il nome di suscettività magnetica del materiale. Possiamo adesso introdurre tutti quegli aggettivi che rendono complessa la descrizione del magnetismo, guardatevi la figura qui sotto e le sue scale logaritmiche!!
Fig.2 Diversi casi di suscettibilità magnetica nei materiali secondo ChatGPt-5 free in scala symlog. I valori sono indicativi. Si tenga presente che i rapporti di suscettività dipendono anche dalla temperatura.
A questo punto, forti del nostro breve ricordo generale della descrizione del magnetismo possiamo introdurre qualcosa di più. Da dove si origina?
Dai campi magnetici delle particelle costituenti (elettroni soprattutto, i nuclei ce l’hanno ma è molto più debole, noi chimici ci facciamo l’NMR). Se guardiamo agli elementi della tavola periodica possiamo classificarli in modo schematico come nella figura qui appresso.
Fig. 3 Il magnetismo nella tavola degli elementi.
I materiali, a livello microscopico possono essere formati da atomi o molecole aventi un momento magnetico diverso da zero: questo si può verificare in quanto la materia contiene elettroni, che sono dotati di momento magnetico.
Le categorie riportate nella figura /diamagnetismo, paramagnetismo, etc) sono valide non solo per gli elementi ma più in generale per tutti i composti chimici che vengono classificati come descritto qui di seguito.
I materiali diamagnetici sono per esempio rame, oro, argento, zinco, ossido di alluminio, cloruro di sodio. In questi gli elettroni occupano completamente i livelli energetici e non ci sono elettroni spaiati; quando sono sottoposti ad un campo magnetico esterno il loro moto viene comunque perturbato ma in modo diverso: quelli che si muovono in una direzione vengono accelerati e gli altri rallentati e si crea un campo magnetico che si oppone a quello esterno (legge di Lentz); in complesso la suscettività è piccola e negativa.
Tenete presente che in fisica classica la spiegazione che abbiamo dato non esiste, i materiali diamagnetici sono già oggetti da meccanica quantistica.
Nel caso invece che ci siano elettroni spaiati, ma isolati, non accoppiati, a causa della struttura del materiale e dell’effetto della temperatura ambiente, il materiale non presenta momento magnetico proprio, ma se sottoposto ad un campo esterno si allinea ad esso, sia pur debolmente. In questo caso abbiamo i materiali paramagnetici, come per esempio alluminio, cromo, sodio, titanio, ossigeno o composti come cloruro di cromo, solfato di manganese.
Il paramagnetismo dell’ossigeno, del tutto inatteso, ne rivela la peculiare struttura elettronica (tre coppie di legame ed una di antilegame, i cui due elettroni spaiati rendono l’ossigeno nello stato fondamentale paramagnetico). Ne abbiamo parlato altre volte.
I valori della suscettività sono bassi in entrambi i casi, ma negativi per i diamagnetici e positivi per i paramagnetici.
Ci sono casi di materiali con suscettività elevate e sono questi i materiali ferromagnetici, detti così a causa del fatto che l’esempio più importante è il ferro, da cui dipende così tanta parte della nostra tecnologia. In questo caso non solo ci sono elettroni spaiati ma anche un elemento strutturale: la distanza fra gli elettroni spaiati è opportuna a favorire il loro allineamento; infatti, se ci si fa i conti esatti, in alcuni materiali allineare gli spin di elettroni isolati abbassa l’energia del sistema e dunque ne favorisce l’esistenza. Questo può avvenire se tale abbassamento abbassa l’energia più di quanto l’energia termica tenda a disturbare il fenomeno. Dunque esiste una temperatura detta di Curie, sopra la quale l’allineamento è sfavorito.
Ma sotto quella temperatura esisteranno domini dell’ordine dei micron con gli spin allineati (ma in direzioni diverse per ogni dominio, detto dominio di Weiss) e l’applicazione del campo esterno H è in grado di allinearli tutti al campo stesso. La suscettività acquista dunque un valore elevato dell’ordine anche di migliaia di volte. È il caso di ferro, cobalto e nickel o anche leghe opportune come il permalloy. Cessato il campo esterno l’allineamento rimane e ha una durata anche lunga. In generale questi materiali mostrano di essere sorgenti di campo magnetico proprio per questo motivo (in Natura sono poi immersi nel campo magnetico terrestre e dunque la sorgente che li fa accoppiare esiste sempre).
Esistono anche materiali con elettroni spaiati in cui la struttura cristallina (di solito costituita di specie ioniche diverse) è tale che per quelle distanze e combinazioni l’energia minima si ha quando nei domini gli spin isolati negli atomi e molecole sono anti-allineati; in questo caso il campo magnetico spontaneo è nullo se i singoli atomi o ioni sono in egual numero; ma se sono in numero diverso allora avrò anche qui un campo magnetico residuo come nei ferromagnetici. Tali materiali vengono definiti ferrimagnetici (ossidi di ferro, di titanio e di ferro e titanio (ilmeniti)), con suscettività anche elevate.
Nel caso di egual numero di spin diversi avrò l’antiferromagnetismo, ossia la suscettività sarà nulla o quasi a bassa temperatura perché in ogni condizione i campi dei domini tenderanno ad annullarsi. La temperatura critica si chiama qua di Neel.
Fig.4 Ordinamento degli spin nei domini di una materiale antiferromagnetico.
Nella figura 2 si vede che il cromo ha queste caratteristiche.
Di passaggio noto che nei materiali superconduttori la suscettività è pari a -1 in quanto il campo magnetico è come “espulso” dal materiale mentre è superconduttore; ma mi fermo qua perché l’argomento ci porterebbe troppo lontano.
E arriviamo finalmente all’altermagnetismo.
Qualcuno di recente ha notato uno strano fenomeno; che ci sono materiali come l’ossido di rutenio o il tellururo di manganese (entrambi composti ionici) in cui la suscettività magnetica nulla nasce da una diversa condizione.
Gli atomi con momento magnetico opposto sono accoppiati dalla rotazione dei cristalli o dalla simmetria speculare come nella figura seguente:
Fig. 5 Pattern magnetico e cristallino altermagnetico nel tellururo di manganese altermagnetico (MnTe, a sinistra) e nel biossido di rutenio (RuO 2 , a destra).
Come va la suscettibilità negli altermagneti?
Gli altermagneti, pur essendo antiferromagnetici a livello microscopico, presentano una suscettibilità magnetica che può variare in modo significativo a seconda della temperatura e della struttura del reticolo. A differenza degli antiferromagneti classici, dove la suscettibilità raggiunge un massimo alla temperatura di Néel (temperatura di transizione tra lo stato ordinato e quello disordinato), gli altermagneti possono mostrare comportamenti più complessi. La suscettibilità magnetica degli altermagneti può essere influenzata da diversi fattori, tra cui: temperatura, struttura del reticolo e interazioni magnetiche.
Cogliere la differenza fra antiferromagneti e altermagneti può non essere banale; il tellururo di manganese è stato per anni classificato antiferromagnetico. Poi l’anno scorso una collaborazione internazionale (Accademia ceca delle scienze, EPFL, PSI, Università di Nottingham e altri) si è concentrata sul tellururo di manganese (MnTe). Hanno utilizzato la spettroscopia avanzata di fotoemissione risolta in spin presso strutture a raggi X di sincrotrone (la Swiss Light Source e la svedese MAX IV) per sondare MnTe. Alla fine del 2024, hanno riferito su Nature che le bande elettroniche di MnTe sono effettivamente “spin-split”, il che significa che i livelli di energia per gli elettroni di spin-up divergono da quelli per gli elettroni di spin-down. È importante sottolineare che MnTe non ha magnetizzazione netta (gli spin sugli atomi di Mn vicini si annullano). Questa combinazione di magnetizzazione netta evanescente e degenerazione di spin rotto è esattamente ciò che la teoria prevede per gli altermagneti, ed è qualcosa che un antiferromagnete convenzionale non può fare.
Fig 6 Struttura cristallina del MnTe con due sottoreticoli a spin opposto (MnA e MnB) e possibili trasformazioni di trasposizione dei sottoreticoli contenenti un riflesso nello spazio reale o una rotazione sestupla.
S. Lee et al., “Broken Kramers degeneracy in altermagnetic MnTe,” Phys. Rev. Lett. 132, 036702 (2024).
Ma questa apparentemente sottile differenza può essere importante?
Diciamolo teoricamente: Possiamo dire che un altermagnete è magneticamente “invisibile” esternamente ma internamente polarizzato. Gli esperimenti hanno confermato questo vedendo la divisione della banda in MnTe senza magnetizzazione netta. Quindi, se si invia una corrente attraverso un altermagnete in una particolare direzione, può essere fortemente polarizzata in spin (tutto in uno spin), simile alla corrente di un ferromagnete.
Diciamolo praticamente: una memoria basata sugli altermagneti sarebbe molto più veloce, stabile ed efficiente energeticamente di una attuale perché funzionerebbe nel campo dei THz, dunque 1000 volte più veloce di quella del computer che sto usando adesso, sarebbe maggiormente protetta dai campi vicini e dunque potrebbe essere più piccola e implicherebbe correnti di gran lunga inferiori. In effetti questa sarebbe una applicazione spintronica come si dice oggi, ossia basata sullo spostamento di spin non su correnti elettroniche.
Il prossimo passo è capire quante sostanze altermagnetiche esistono e rifare le figure 2 e 3 per bene. Vedremo.
Consultati.
Fai clic per accedere a superconduttivita-magnetismo-materia.pdf
una presentazione molto brillante di Daniele Di Gioacchino dell’INFN di Frascati
https://www.professormattw.com/post/altermagnetism-the-third-form-of-magnetism-unveiled
un’articolo divulgativo sul tema altermagnetismo
https://en.wikipedia.org/wiki/Altermagnetism
https://www.mdpi.com/2673-8724/5/3/17
https://www.nature.com/articles/s41535-025-00756-5
una review sul tema altermagnetismo
Electrocatalytic hydrodeoxygenation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-dimethylfuran over POx modified Cu electrocatalyst: the promoting role of POx
DOI: 10.1039/D5GC02693H, PaperYiwei Zhao, Chao Zhang, Zuhang Jin, Cheng Tao, Tingting Xiao
Conversion of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) to 2,5-dimethylfuran (DMF) by electrocatalysis is significant but challenging. The Cu-POx catalyst (CuP-CF-350-H) synthesized by the simple electrodeposition show high efficiency for C-O cleavage by suppressing...
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Machine learning-guided engineering of chalcone synthase enables high-selectivity phloretin biosynthesis in yeast
DOI: 10.1039/D5GC03435C, PaperMei Li, Canyu Zhang, Hui Liang, Boyang Wu, Wenxi Yu, Guangjian Li, Yufei Cao, Wen-Yong Lou
Machine learning-guided engineering of chalcone synthase effectively overcomes substrate promiscuity, enabling highly selective biosynthesis of phloretin in yeast, and provides a framework for the microbial production of high-value natural products.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Recycling of anhydride-cured epoxy resin-based carbon fiber-reinforced composites via a β-phenethyl alcohol/TBD catalytic system
DOI: 10.1039/D5GC02625C, PaperRenlong Min, Chenyu Zhang, Haijuan Kong, Shuo Liu, Ziyao Peng
A sustainable β-phenethyl alcohol/TBD system enables rapid, high-quality recycling of carbon fibers from anhydride-cured epoxy composites, with clear identification of degradation products.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Electrocatalytic oxidation of biomass-derived chemicals using non-precious metal catalysts: design strategies, performance characteristics and perspectives
DOI: 10.1039/D5GC00719D, Critical ReviewHaoyun Wang, Xiaoyun Li, Chuanling Si
This review systematically summarizes the advancements in non-precious metal catalysts for biomass electrocatalytic oxidation focusing on reaction mechanisms and performance improvements in furfural, HMF, glycerol and glucose oxidation.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Integration of metabolic and bioprocess engineering for the production of β-ketoadipic acid from glucose and xylose by Pseudomonas putida
DOI: 10.1039/D5GC01813G, Paper
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Gabriel M. Rubinstein, Sekgetho C. Mokwatlo, Louis Chirban, Ariel R. Lepard, Morgan A. Ingraham, Kelsey J. Ramirez, Hoon Choi, Patrick O. Saboe, Davinia Salvachúa, Christopher W. Johnson, Gregg T. Beckhamβ-Ketoadipic acid, an intermediate in aerobic microbial aromatic catabolism suitable as a monomer in performance-advantaged biopolymers, was produced at a high titer, rate, and yield from glucose and xylose in P. putida with in situ product recovery.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Sustainable synthesis of nitrogen-containing chemicals from biomass-derived carbonyls: catalytic strategies and mechanistic perspectives in multicomponent systems
DOI: 10.1039/D5GC02853A, Critical Review
Open Access 
  This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Zhisen He, Shanjian Liu, Fernando Cardenas-Lizana, Dongmei Bi, Aimaro SannaThermochemical catalytic conversion of biomass-derived compounds to high-value nitrogen-containing chemicals via reactive carbonyl intermediates, multifunctional catalysts, and pathway-selective strategies under multicomponent system conditions.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Cesium chemistry enables microporous carbon nanofibers with biomimetic ion transport channels for zinc-ion capacitors
DOI: 10.1039/D5GC02376A, PaperZhenye Yin, Xuan Luo, Qian Zhang, Guangjie Yang, Chunmei Zhang, Zhenlu Liu, Xue Li, Jian Song, Haoqi Yang, Shuijian He
This work presents a sustainable “cesium chemistry” strategy to directly convert cellulose acetate into microporous carbon nanofibers with biomimetic ion channels, enabling efficient Zn2+ storage and high-performance zinc-ion capacitors.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Ecotoxicity of binary mixtures of cholinium-based ionic liquids and salts to microalgae
DOI: 10.1039/D5GC02838H, Paper
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Fátima Jesus, Joana L. Pereira, Sónia P. M. Ventura, João A. P. Coutinho, Fernando J. M. Gonçalves, Ana M. M. GonçalvesMixtures of cholinium-based ILs and salts may pose lower environmental hazards than anticipated from the toxicities of their individual components.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Dynamic tailoring gradient porosity of biomass-derived porous carbons for highly effective CO2 capture
DOI: 10.1039/D5GC03217B, PaperBinbin Chang, Weiwei Shi, Yanzhen Guo, Qixin Lu, Haitao Li, Yachao Liang, Faxue Ma, Baocheng Yang
Carbon capture has emerged as an efficient technology for mitigating escalating atmospheric CO2 levels. Porous carbons show the promising potential for CO2 capture by virtue of their tunable porosity and...
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Sustainable base-mediated chemical upcycling of poly (propylene carbonate) to β-hydroxy sulfides and oxides
DOI: 10.1039/D5GC02451J, CommunicationNageswararao Moyilla, Ganeshdev Padhi, Nagaraju Barsu
We present a cesium carbonate–mediated method to upcycle poly(propylene carbonate) (PPC) waste into β-hydroxy sulfides, selenides, and phenoxides via selective thermal depolymerization.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Electrochemical iron-catalyzed difunctionalization of olefins: efficient and sustainable access to β-heteroarylated esters
DOI: 10.1039/D5GC02319J, PaperBinbin Chen, Jun Xu, Zeyi Wang, Ling Yang, Qianyuan Liu, Pengfei Zhang
This study describes an electrochemical iron-catalyzed system for olefin difunctionalization with heteroarenes and methyl carbazate, providing an efficient and sustainable route to β-heteroarylated esters.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Photo-induced C(sp3)–H functionalization of unactivated alkanes under transition-metal- and photocatalyst-free conditions
DOI: 10.1039/D5GC02386F, CommunicationYonghong Liu, Wanqiang Wang, Wei Xu, Ting Pang, Ziren Chen, Qi Xu, Xin Wang, Yonghong Zhang, Ping Liu
The Giese reaction is a powerful method for C–C bond formation, but traditional approaches typically necessitate the incorporation of a leaving group on the substrate.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Predicting lignin removal efficiency in deep eutectic solvent-based biomass fractionation: an explainable machine learning approach
DOI: 10.1039/D5GC02370J, PaperZijing Zhong, Babbiker Mohammed Taher Gorish, Yue Bai, Waha Ismail Yahia Abdelmula, Wenqian Dang, Daochen Zhu
Efficient and sustainable lignin extraction is essential for advancing green biorefinery processes.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
The acetate anion promotes hydrolysis of poly(ethylene terephthalate) in aprotic and protic ionic liquid water mixtures
DOI: 10.1039/D5GC02409A, Paper
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported Licence.Maariyah Y. Suleman, Harriet Louise Judah, Panagiotis Bexis, Paul Fennell, Jason P. Hallett, Agi Brandt-TalbotA circular plastic economy reduces raw material consumption and discourages pollution. Chemical recycling upgrades the quality of recyclate and is a complementary approach to thermomechanical recycling of plastic waste. This...
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Metal bioaccumulation prediction via QSPR-q-RASPR synergy and cross-species risk analysis
DOI: 10.1039/D5GC00904A, PaperRamin Abdullayev, Kabiruddin Khan, Gopala Krishna Jillella, Varun Gopalakrishnan Nair, Sk. Abdul Amin, Joyita Roy, Mahmoud Bousily, Agnieszka Gajewicz-Skretna
This study presents novel QSPR, q-RASPR, and SbSD models designed to predict metal bioaccumulation across a wide range of species and to identify the key molecular factors influencing this process.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Simultaneous phenol oxygenation and quinone hydrogenation with water as both the oxygen and hydrogen source
DOI: 10.1039/D5GC01480H, PaperYongtao Wang, Kehan Yu, Wenjing Sun, Jia Yao, Haoran Li
Metal-free acid-catalyzed coupling of phenol oxygenation and 1,4-quinone hydrogenation is demonstrated using water as both the oxygen and hydrogen source, mediated by a bio-inspired geminal diol adduct.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Kinetic-control difunctionalization of olefins to α-hydroxycarbonyls under catalyst-free conditions
DOI: 10.1039/D5GC02308D, Communication
Open Access   This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported Licence.Hong-Yu Hou, Yuan-Yuan Cheng, Xin-Yu Zhang, Ke Zhang, Hui-Zhen Ren, Kaiyi Su, Zhiyuan Huang, Bin Chen, Chen-Ho Tung, Li-Zhu WuCatalyst-free difunctionalization of alkene is achieved under visible light irradiation to form complex α-hydroxycarbonyls.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
An Fe3S4/Ni3S2 heterostructure realizing highly efficient electrocatalysis of ethylene glycol and alkaline electrolyte to produce high value-added chemicals and hydrogen
DOI: 10.1039/D5GC02244D, PaperHongwei Ren, Junming Zhang, Tianjun Hu, Yongfeng Li, Haocheng Zhao, Ergui Luo, He Xiao, Man Zhao, Jingxiao Tang, Jianfeng Jia
The coupled electrolysis system (HER||EGOR) is considered a green and promising strategy for hydrogen production.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry
Deep eutectic solvents for high-efficiency recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries: rational design and mechanistic insights
DOI: 10.1039/D5GC02999F, PaperQian Liu, Yulin Li, Yuxin Qiu, Jin Zhang, Hongye Cheng, Zhen Song, Zhiwen Qi
Deep eutectic solvents are used as leaching solvents for achieving green and efficient recovery of valuable metals in cathode materials from spent lithium-ion batteries.
To cite this article before page numbers are assigned, use the DOI form of citation above.
The content of this RSS Feed (c) The Royal Society of Chemistry