(Phys.org) — Meestal als we denken aan een apparaat dat defecten heeft, het betekent dat het tijd is om het weg te gooien. Echter, voor verschillende soorten materialen, onvolkomenheden zorgen ervoor dat ze in de eerste plaats functioneren. Het vinden van manieren om defecten in een materiaal te beheersen zonder het onherroepelijk te beschadigen, zou nieuwe informatie kunnen opleveren in de zoektocht naar een reeks verbeterde apparaten.

Synchrotron-röntgenstralen worden vaak gebruikt om een ​​breed scala aan verschillende materialen in beeld te brengen, maar ze kunnen ook chemische veranderingen veroorzaken. In een nieuwe studie, onderzoekers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben gekeken naar hoe de elektrische weerstand van een materiaal verandert wanneer het wordt bestraald met deze hoogenergetische röntgenstralen.

In het experiment, de onderzoekers keken naar titaniumdioxide, een materiaal dat bekend staat om het vertonen van meerdere resistieve toestanden veroorzaakt door beweging van defecten. Dit gedrag, bekend als resistief schakelen, zou wetenschappers een mechanisme kunnen bieden dat de sleutel kan bevatten tot potentiële nieuwe computerherinneringen en zelfs kunstmatige neuronen, volgens Argonne materiaalwetenschapper Seungbum Hong, die de studie samen met de Argonne-natuurkundige Jung Ho Kim leidde.

"Het is niet eenvoudig om een ​​apparaat op nanoschaal te maken dat betrouwbaar schakelt tussen resistieve toestanden, " Hong zei. "Om betrouwbare resistieve schakelmaterialen te ontwerpen, je moet het defect op nanoschaal begrijpen en beheersen."

Toen de titaniumdioxidecel werd blootgesteld aan de röntgenstralen die werden gegenereerd door Argonne's Advanced Photon Source, vonden de wetenschappers het bestaan ​​van een fotovoltaïsch effect, die de weerstand met ordes van grootte verandert, afhankelijk van de intensiteit van de naderende röntgenstralen. Dit effect, gecombineerd met een door röntgenstraling geïnduceerde faseovergang, veroorzaakt een niet-vluchtige omkeerbare weerstandsverandering - dat wil zeggen, de verandering in weerstand kan zelfs worden waargenomen nadat de röntgenstralen zijn uitgeschakeld.

"Dit resultaat was enigszins toevallig, omdat mensen wisten dat röntgenstraling deze materialen kon beschadigen, maar ze waren niet op zoek naar dit soort omkeerbare verandering, ' zei Kim.