Onderzoekers van de Universiteit van Konstanz hebben een methode ontwikkeld voor het synthetiseren van Europium (II) oxide nanodeeltjes, een ferromagnetische halfgeleider die relevant is voor dataopslag en datatransport

Ferromagnetische halfgeleiders zijn veelbelovende functionele materialen die kunnen worden gebruikt op het gebied van spin-gebaseerde elektronica (spintronica). Spintronica is van cruciaal belang voor de opslag en het transport van informatie. De onderzoekers toonden ook aan dat de nanodeeltjes magnetische eigenschappen hebben die door hun structuur worden verleend. De resultaten van het gezamenlijke onderzoeksproject zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift van 20 november 2017 Geavanceerde materialen .

De eigenschappen van anisotrope en magnetische nanodeeltjes staan ​​centraal in het onderzoeksproject. Anisotroop betekent dat de vorm en het magnetische, optische of elektronische eigenschappen zijn niet identiek voor alle ruimtelijke richtingen van het deeltje. Dit maakt het op zijn beurt mogelijk om niet alleen de nieuwe en vaak verbeterde eigenschappen van nanogestructureerde materialen te onderzoeken, maar ook de extra eigenschappen veroorzaakt door anisotropie.

Het produceren van nanodeeltjes uit ferromagnetische halfgeleiders zoals Europium(II)oxide vormt een enorme uitdaging, vooral in anisotrope meetkunde. "Het doel is om ons begrip te verdiepen, zodat we de eigenschappen van nanosystemen op aanvraag kunnen moduleren en toegankelijk maken, ", zegt hoofdauteur Trepka. Met behulp van hun speciale methode, de onderzoekers zijn erin geslaagd om hoogwaardige en anisotrope EuO-nanodeeltjes te produceren die kunnen worden gebruikt om structuureigenschapseffecten te observeren.

De methode is gebaseerd op een proces in twee fasen. In een eerste stap, een hybride materiaal bestaande uit organische en anorganische componenten wordt geproduceerd, die al anisotroop is. In de volgende stap, het hybride materiaal is behandeld met europiumdamp. Als resultaat, het wordt chemisch omgezet in EuO. In dit geval is de vorm van de nanodeeltjes buisvormig. "Deze methode is interessant omdat het niet beperkt is tot buisvormen. Het is ook mogelijk om staven te produceren, " legt Bastian Trepka uit.

Verder, konden de onderzoekers aantonen dat de magnetische eigenschappen van de halfgeleider Europium(II)oxide daadwerkelijk verband houden met de vorm van zijn nanostructuur, of liever de anisotropie. Na verdere behandeling terwijl geprobeerd wordt om tegenbewijs te genereren, de buisvormige vormen verdwenen, resulterend in verschillende eigenschappen. "De experimentele natuurkundigen voerden metingen uit die de resultaten bevestigden die waren gesimuleerd door de theoretische natuurkundigen. Dit stelde ons in staat om ideeën te ontwikkelen over hoe de structuur dit specifieke magnetische gedrag teweegbrengt, " legt Bastian Trepka uit.

"Wat echt bijzonder is aan ons proces, is de scheiding van structuurcontrole en chemische transformatie. We kunnen verschillende vormen uit hetzelfde materiaal verkrijgen door de vorm te beïnvloeden door procescontrole. Op deze manier krijgen we altijd het materiaal de vorm aan die we nodig hebben, ", zegt Trepka. In het geval van Europium(II)oxide, dit is een topotactische nanotransformatie die zijn kristallijne richting behoudt:hij is zowel voor als na de behandeling buisvormig.

"Een intelligent materiaal met een verscheidenheid aan eigenschappen, " zegt Bastian Trepka van Europium(II) oxide. Bovenal, het heeft een eenvoudige kristallijne structuur. "We kunnen veranderingen in eigenschappen verklaren met een beroep op de kristallijne structuren, die vooraf zijn bepaald." Dit is ideaal voor fundamenteel onderzoek.