Het afzetten van één laag atomen tegelijk kan resulteren in materialen die brandstofcellen sterk verbeteren, batterijen en andere apparaten. In dit onderzoek, wetenschappers hebben precies chroom aan ijzeroxiden toegevoegd om de elektronische en optische eigenschappen te regelen. Het resultaat was een zeer geordende dunne film van chroomferriet (Fe ₂ CrO ₄ ). Chroomferriet wordt meer elektrisch geleidend door licht te absorberen. Het materiaal kan nuttig zijn voor vitale zonneprocessen, zoals het splitsen van water om waterstof te maken als brandstof, koelvloeistoffen en meer.

Het onderzoek biedt inzichten over het ontwerpen en maken van materialen met nieuwe prestatiekenmerken. Bijvoorbeeld, wetenschappers zouden de onverwachte optische eigenschappen van chroomferrietfilms kunnen gebruiken om waterstof te produceren uit water en zonlicht. Waterstof is van vitaal belang in de chemische en aardolie-industrie en als koelmiddel. Verder, waterstof wordt steeds populairder als brandstof voor transport of bij de opwekking van elektriciteit.

In dit onderzoek, wetenschappers gebruikten moleculaire bundelepitaxie om nauwkeurig bepaalde hoeveelheden ijzer (Fe) af te zetten, chroom (Cr) en zuurstof (O) atomen om materialen te maken waarvan werd voorspeld dat ze verschillende graden van elektrische geleidbaarheid zouden hebben, variërend van sterk geleidend tot elektrisch isolerend. De onderzoekers maakten Fe ₃ O ₄ (een half metaal), Fe ₂ CrO ₄ (een halfgeleider) en FeCr ₂ O ₄ (een isolator). Deze studie verduidelijkte de geleidende eigenschappen van deze ijzerchroomoxiden, laten zien hoe de posities van de elementen in het kristalrooster, oxidatietoestand of lading (voor de kationen), en het vermogen van de elektronen om binnen de structuur te bewegen resulteerde in hun respectievelijke geleidende eigenschappen.

De structuur van Fe ₂ CrO ₄ bleek een spinel te zijn, met Fe in de tetraëdrische posities, maar zowel Cr als Fe in de octaëdrische posities. Het Fe bleek in een van de twee oxidatietoestanden te zijn, +2 of +3, maar Cr bleek slechts een +3 lading te hebben. Als resultaat, elektronen kunnen springen tussen Fe-kationen op tetraëdrische en octaëdrische plaatsen. Echter, het team vond de geleidbaarheid lager dan die in Fe ₃ O ₄ , waar elektronen vrij kunnen springen tussen Fe ² + en Fe ³ + op octaëdrische plaatsen. In het geval van FeCr ₂ O ₄ , Fe is alleen aanwezig als een 2+ kation.

Als resultaat, er is geen manier voor elektronen om van Fe naar Fe te springen, en het materiaal is een elektrische isolator. Het team toonde aan dat Fe ₂ CrO ₄ absorbeert zichtbaar licht wat leidt tot verbeterde elektrische geleidbaarheid, of fotogeleiding. De optische en elektronische eigenschappen van Fe ₂ CrO ₄ suggereren dat dit materiaal nuttig zou kunnen zijn voor belangrijke foto-elektrochemische processen op zonne-energie, zoals watersplitsing.