Magnetismo e nanotecnologie

Il magnetismo e la nanotecnologia sono due affascinanti campi di studio che negli ultimi anni hanno rivoluzionato tanto la scienza quanto la tecnologia. Fenomeni fisici quali il magnetismo, proprietà intrinseca di alcuni materiali, e la nanotecnologia, la manipolazione della materia su scala nanometrica, si sono intrecciati per aprire infinite possibilità in diversi ambiti applicativi.

Il magnetismo, con la capacità di generare forze e campi magnetici, è stato per secoli adoperato in bussole e dispositivi di archiviazione di informazioni. Tuttavia, grazie ai progressi della nanotecnologia, oggigiorno possiamo esplorare e ricorrere al magnetismo in dimensioni molto più piccole. La nanotecnologia ha consentito la produzione e la manipolazione di materiali su scala nanometrica, dove le proprietà magnetiche possono cambiare in modo significativo a causa di effetti quantistici e interazioni a livello atomico.

Applicazioni del magnetismo e delle nanotecnologie

La medicina costituisce una delle applicazioni più interessanti della combinazione esistente tra magnetismo e nanotecnologia. I nanomateriali magnetici vengono utilizzati nell'imaging medico per migliorare la qualità dell'immagine e consentire diagnosi più accurate. La risonanza magnetica, ad esempio, utilizza forti campi magnetici per ottenere immagini dettagliate dell'interno del corpo umano. I nanomateriali magnetici vengono utilizzati anche nelle terapie di ipertermia, dove vengono riscaldati selettivamente per distruggere le cellule tumorali.

Nel campo dell'elettronica, la combinazione di magnetismo e nanotecnologia ha dato origine a nuovi dispositivi come i magnetoresistivi a effetto tunnel. Tali dispositivi utilizzano strati ultrasottili di materiali magnetici e non magnetici su scala nanometrica per sfruttare l’effetto di magnetoresistenza in presenza di un campo magnetico.

Un’altra area di ricerca che unisce magnetismo e nanotecnologia è la spintronica. La spintronica si basa sulla proprietà dello spin dell'elettrone, che è associato al magnetismo. Controllando e manipolando lo spin degli elettroni, è possibile sviluppare dispositivi più efficienti e veloci rispetto a quelli basati esclusivamente sulla carica elettrica. Questa promettente tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare l’elettronica attuale e aprire nuove possibilità in campi come l’informatica quantistica.

La nanotecnologia ha anche consentito la produzione di materiali magnetici nanostrutturati con proprietà uniche. I nanomateriali magnetici mostrano comportamenti diversi rispetto alle loro controparti macroscopiche a causa di effetti quantistici e superficiali. Ciò ha portato allo sviluppo di materiali magnetici con una coercitività elevata, elevata magnetoresistenza e altre proprietà magnetiche migliorate, essenziali in applicazioni quali la produzione di sensori e dispositivi di archiviazione delle informazioni.

Differenza tra magnetizzazione assiale, radiale e diametrale

La magnetizzazione è il processo mediante il quale i magneti vengono magnetizzati ed acquisiscono le proprietà caratteristiche degli elementi magnetici. A causa di questo fenomeno, l'oggetto acquisisce la forza per attrarre o respingere un oggetto metallico. Esistono tipi di magnetizzazione che variano in base alla linea di induzione, vale a dire, della rappresentazione del campo magnetico.
I materiali ferromagnetici possono essere magnetizzati mediante induzione magnetica, dove i campi magnetici generano campi elettrici. La magnetizzazione indotta è creata dalla forza di tale campo.

Tipi di magnetizzazione

In base ai tipi di magneti esistenti, possiamo riscontrare tre tipi di magnetizzazione:

• Assiale: il tipo di magnetizzazione assiale è caratterizzato da una magnetizzazione che va da un lato del magnete all'altro, in altre parole, le linee di induzione magnetica vanno da un polo all'altro (dall'alto verso il basso).

Di seguito, possiamo trovare diversi magneti con diversi numeri di poli, entrambi con una magnetizzazione assiale.

Rappresentazione	Numero di poli
	Mono polo
	Due poli
	Quattro poli
	Poli multipli
	Unipolare
	Quattro poli daun lato
	Unipolare, mono polo

Come possiamo osservare, tutti i poli possiedono una magnetizzazione orizzontale.

• Radiale: la magnetizzazione radiale è caratterizzata dalla magnetizzazione di anelli, dischi e cilindri. Inoltre, rappresenta le linee del campo magnetico che si trova oltre il raggio. Questo tipo di magnetizzazione lo troviamo nella produzione di motori, sensori e attuatori. La sua orientazione è rivolta in diverse direzioni, cioè si trova attraverso il raggio.

Rappresentazione	Numero di poli
	Mono polo

• Diametrale: il materiale magnetizzato diametralmente possiede una magnetizzazione che si estende in tutta la larghezza del magnete, cioè attraverso il diametro (da destra a sinistra). Come possiamo vedere, tutti i poli possiedono una magnetizzazione verticale.

Rappresentazione	Numero di poli
	Mono polo
	Poli multipli
	Direzione del diametro composta da un polo
	Diametro e direzione, quattro poli

Per comprendere il processo di magnetizzazione di un magnete, è necessario avvicinarlo a un altro elemento metallico.

La differenza tra magnetizzazione assiale e diametrale risiede nella forza di magnetizzazione in relazione alla posizione del campo magnetico. La magnetizzazione assiale, avendo la direzione di magnetizzazione in modo orizzontale, avrà la forza predominante su quei lati. D'altra parte, la magnetizzazione diametrale è magnetizzata nel suo diametro. Oltre a queste due tipologie, troviamo anche la magnetizzazione radiale, che dispone di poli multipli, possiede quindi un'ampia gamma di applicazioni.