science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Natuurkundigen ontdekken een manier om nieuwe eigenschappen te ontwikkelen op ultradunne nanomaterialen

(Phys.org) — Natuurkundigen van de Universiteit van Arkansas en hun medewerkers hebben nieuwe magnetische en elektronische fasen ontwikkeld in de ultradunne films van een specifiek elektronisch magnetisch materiaal, de deur openen voor onderzoekers om nieuwe materiaalklassen te ontwerpen voor de volgende generatie elektronische en andere apparaten.

"Druk is een absoluut fantastisch hulpmiddel om de eigenschappen van een verbinding te veranderen, " zei Jak Chakhalian, hoogleraar natuurkunde aan de U of A. "Maar hoe oefen je druk uit op iets dat op nanoschaal is? We hebben eindelijk een manier gevonden om systematisch 'druk' uit te oefenen op dit dunne nanomateriaal, die slechts een paar atomaire lagen heeft, om nieuwe elektronische en magnetische fasen mogelijk te maken."

Een artikel waarin de bevinding wordt beschreven, "Hetero-interface ontworpen elektronische en magnetische fasen van NdNiO 3 dunne films, " werd gepubliceerd op 6 november in Natuurcommunicatie , een online tijdschrift gepubliceerd door het tijdschrift Natuur .

Chakhalian en zijn voormalige promovendus Jian Liu vonden een manier om druk uit te oefenen op het magnetische materiaal door de afstanden tussen atomen te variëren met een kristalroostersubstraat. De compressie dwong het materiaal in nieuwe fasen, met intrigerende eigenschappen die niet haalbaar zijn in de grotere kristallen. Dus, de natuurkundigen een tool ontwikkelden waarmee ze het nieuwe gedrag van het nanomateriaal op atomaire schaal kunnen controleren en ontwikkelen, zei Chachalian.

"In het algemeen, de natuur is opmerkelijk schaalbaar, " zei hij. "Als een materiaal een geleider van elektriciteit is, het maakt niet uit hoe groot het is; het zal elektriciteit geleiden. De naïeve verwachting in de jaren negentig was dat alles wat we zouden verkleinen tot nanogrootte, heel anders zou werken, en we hebben veel opmerkelijke tools ontwikkeld die ze konden verkleinen tot honderden, en onlangs, tientallen nanometers. Maar het bleek dat we niet ver genoeg gingen. Zoals we nu weten, we moeten echt een magnitude lager gaan:de atomaire schaal. Dan worden deze dingen echt vreemd.

"Om erachter te komen wat de fundamentele reden is voor het ontstaan ​​van materiaaleigenschappen, bijvoorbeeld waarom een ​​materiaal elektriciteit geleidt of waarom het magnetisch is, Ik moet kleiner en kleiner worden, " hij zei.

Daarom onderzoeken Chakhalian en zijn onderzoekers het gedrag van materialen met een grootte van enkele angstrom per laag, een eenheid gelijk aan honderd miljoen centimeter.

Dit is het derde artikel van de onderzoeksgroep van Chakhalian dat verscheen in a Natuur publicatie in 2013.