(PhysOrg.com) -- Met behulp van geavanceerde spectroscopie met atomaire resoluties, onderzoekers hebben ontdekt hoe je ultradunne manganietfilms kunt laten groeien met behoud van hun magnetische eigenschappen.

Materialen doen grappige dingen op nanoschaal. Een metaaloxidecomplex genaamd lanthaan strontium manganiet is ferromagnetisch in grote hoeveelheden. Maar geschaald naar nanometer dikte, het wordt een isolator en verliest veel van zijn ferromagnetisme. Zelfde materiaal, ander gedrag.

Met behulp van geavanceerde spectroscopie met atomaire resoluties, onderzoekers onder leiding van David A. Muller, hoogleraar toegepaste en technische fysica, hebben ontdekt waarom dit gebeurt, en hoe je ultradunne manganietfilms kunt laten groeien met behoud van hun magnetische eigenschappen. Het perfectioneren van een dergelijke techniek zou de weg kunnen banen voor manganieten en andere oxiden om silicium in dunnefilmelektronica te vervangen, geheugenopslag en andere technologieën.

Het werk wordt gedetailleerd beschreven in een paper dat op 14 juni online is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.

"Een aantal onderzoeksgroepen hebben deze dunne lagen eerder laten groeien, en hun resultaten suggereerden dat er een kritische dikte van 15 atoomlagen is, waaronder je het niet geleidend kon krijgen, " zei postdoctoraal medewerker Lena Fitting Kourkoutis, de eerste auteur van de krant. "Maar we laten zien dat we veel lager kunnen gaan naar een handvol atomaire lagen en het toch geleidend kunnen houden."

De sleutel is begrijpen hoe je perfect kunt groeien, manganietplaten zonder gebreken. De chemische samenstelling moet precies goed zijn, en zelfs de kleinste breuk in het kristalrooster van de atomaire lagen kan de geleidbaarheid van de films verpesten. Deze gebreken zijn op grotere schaal niet zo belangrijk.

Om mangaanmonsters te onderzoeken die door hun medewerkers in Japan zijn gekweekt, de wetenschappers gebruikten een techniek genaamd elektronenenergieverliesspectroscopie, uitgevoerd in een scanning transmissie-elektronenmicroscoop. Ze gebruikten een techniek (beschreven in een Science-paper uit 2008) genaamd aberratiecorrectie, waardoor ze extreme precisie hebben voor het afbeelden van de samenstelling van films die slechts atomen dik zijn.

Manganieten hebben een goed potentieel voor het opkomende gebied van spintronica, die de elektronenspin en het magnetische moment van materialen exploiteert voor gebruik in geheugenopslagtechnologieën.