Dalla natura al laboratorio e ritorno
La mineralogia magnetica è lo studio delle proprietà magnetiche dei minerali. Gli ossidi di ferro-titanio (FeTi) sono materiali del genere e costituiscono uno dei principali vettori magnetici nella crosta terrestre. I due componenti finali, l'ematite e l'ilmenite, sono di interesse tecnologico e industriale. Questi ossidi Feti hanno caratteristiche magnetiche e di semiconduttori e trovano applicazioni nel settore fotovoltaico, delle celle a combustibile e in altri settori di ricerca scientifica continua. I ricercatori del lavoro del progetto PNMI ("From the planetary to the nanoscale: Magnetism at the interface") hanno mirato a comprendere la generazione e l'evoluzione dei campi magnetici sulla Terra e su altri pianeti. Hanno inoltre affrontato questioni relative alle modalità di conservazione delle informazioni magnetiche nella crosta terrestre. Un'altra area di esplorazione consisteva nel chiedersi da dove derivasse il magnetismo nei materiali naturali e su come acquisire conoscenze nei sistemi naturali attraverso le loro proprietà magnetiche. Utilizzando una vasta gamma di strumenti sperimentali, tra cui la microscopia elettronica a scansione, gli esperimenti con raggi X e di diffrazione elettronica, i ricercatori del progetto PNMI hanno fatto nuove scoperte su antiche rocce. Hanno analizzato le proprietà magnetiche dei campioni geologici e hanno poi confrontato i dati con quelli risultanti dai materiali sintetici. Ciò ha fornito informazioni strutturali sui materiali naturali, mentre i campioni sintetici hanno consentito l'analisi degli effetti magnetici degli ossidi Feti. La struttura dei campioni fornisce dati unici sui processi geologici, aiutando i ricercatori del progetto PNMI a comprendere i sistemi complessi sotto i nostri piedi. Hanno manifestato anche interessanti proprietà magnetiche, con utili applicazioni. Nel caso delle soluzioni di ematite-ilmenite, i campioni hanno acquisito magnetizzazione residua opposta alla direzione del campo magnetico a cui sono state sottoposte, un fenomeno definito magnetizzazione termoresidua auto invertita. I risultati di queste indagini sono stati riassunti in una serie di articoli pubblicati in riviste peer-reviewed. Il progetto PNMI ha comportato un'interpretazione coerente dei processi fisici e chimici responsabili dell'auto-inversione nelle soluzioni solide ematite-ilmenite. Allo stesso tempo, la comprensione delle loro proprietà intrinseche dovrebbe aiutare gli scienziati a identificare la presenza di ematite e ilmenite in campioni di roccia sia sulla Terra che su altri pianeti.
Parole chiave
Mineralogia magnetica, magnetismo, crosta terrestre, minerali, ferro-titanio, ossidi, supporti magnetici, ematite, ilmenite, fotovoltaico, celle a combustibile, nanoscala, interfaccia, campi magnetici, materiali naturali, processi geologici, magnetizzazio
