Ghiaccio anti-spin colloidale creato con campi magnetici rotanti
I ricercatori dell'Università di Barcellona invertono le regole della frustrazione geometrica facendo attrarre i colloidi paramagnetici all'interno di reticoli su scala micrometrica.
Di Giovanni Sapere
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I fisici hanno costruito un ghiaccio anti-spin artificiale che inverte le regole fondamentali che governano la materia magnetica frustrata. Come riportato da [Phys.org](https://phys.org/news/2026-10-ice-scientists-particles-anti.html), l'innovazione fisica si basa su microsfere esposte a un campo magnetico rotante che le costringe ad attrarsi invece che a respingersi.
Invertire la classica regola del ghiaccio
Nel ghiaccio d'acqua ordinario, ogni atomo di ossigeno tiene due atomi di idrogeno vicini e due più lontani, una configurazione nota come regola del ghiaccio. Poiché molteplici disposizioni soddisfano ugualmente bene questo equilibrio, la struttura atomica rimane disordinata, mostrando frustrazione geometrica. Gli scienziati hanno storicamente modellato questo comportamento usando ghiacci spin artificiali fatti di particelle colloidali microscopiche collocate all'interno di scanalature ingegnerizzate, come documentato da Phys.org, rappresentando un'innovazione continua nella fisica della materia soffice. Nei sistemi tradizionali, le interazioni repulsive allontanano le particelle per minimizzare lo squilibrio locale, o carica topologica, a ogni giunzione.
«In un ghiaccio anti-spin, il sistema cerca di massimizzare anziché minimizzare le cariche topologiche locali.»
— Pietro Tierno, Università di Barcellona
La rotazione rapida trasforma la repulsione in attrazione
Per costruire un ghiaccio anti-spin, il coautore dello studio Pietro Tierno dell'Università di Barcellona e i suoi collaboratori hanno invertito quella interazione fondamentale. I ricercatori hanno seguito sfere paramagnetiche del diametro di 2,8 micrometri, composte di polistirene con grani di ossido di ferro incorporati, secondo Phys.org. Invece di applicare un campo magnetico verticale che fa respingere le particelle vicine, il team ha usato un campo magnetico nel piano rotante a una frequenza di 50 Hz con un'ampiezza di 4 mT.
Accumulo di carica in un reticolo pentaheptite
Il campo rotante fa alternare le particelle tra attrazione e repulsione, ma la trazione testa-coda è circa il doppio più forte della spinta fianco a fianco, producendo un'attrazione netta in tutte le direzioni. In questo prototipo sperimentale, i colloidi sono stati depositati in doppie buche litografiche disposte in un reticolo pentaheptite ripreso da Renaud Baillou e Matt Terkel, riportato da Phys.org. Anziché disperdersi uniformemente per bilanciare i vertici, le particelle che si attraggono si ammassano verso certe giunzioni e ne svuotano altre, creando stati con cariche positive o negative elevate che sono vietati dalle normali regole del ghiaccio, un'intuizione che potrebbe ispirare nuovi progetti nella robotica microscopica.
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