Van praktische toepassingen zoals veilige communicatie tot complexe wetenschappelijke vragen zoals hoe de hersenen werken, klassieke computers zijn niet altijd geschikt voor de taak. Nu hebben onderzoekers uit Japan een ontdekking gedaan die de elektronicatechnologie voor dergelijke geavanceerde toepassingen zal verbeteren.

In een recent gepubliceerd onderzoek in ACS Applied Nano Materials , hebben onderzoekers van de Universiteit van Osaka en samenwerkende partners een ultradunne film van magnetiet gemaakt die tot nu toe niet voldoende was geordend om zijn volledige potentieel te bereiken.

Spintronica is een geavanceerde versie van elektronica die zowel lading als elektronenspin gebruikt voor energieoverdracht en -opslag. Magnetiet - een veel voorkomend ijzeroxidemineraal - kan vanwege zijn fascinerende fysieke eigenschappen nuttig zijn voor spintronica-technologie. Een kleine stimulus kan bijvoorbeeld de functionaliteit van de magnetietfilm snel veranderen van die van een metaal in een isolator. Dergelijke functionaliteiten zijn kritisch afhankelijk van de kristalliniteit van magnetiet. Vooral voor ultradunne films die worden gebruikt in apparaattoepassingen, is het moeilijk om magnetiet met hoge kristalliniteit te fabriceren vanwege de imperfectie van het substraatoppervlak, dat de basis vormt van de dunne film. Het is echter moeilijk om een ​​atomair geordend en extreem vlak oppervlak over een volledig substraat voor te bereiden. Deze uitdaging overwinnen door conventionele chemische polijsttechnieken te verbeteren, is iets wat de onderzoekers van de Universiteit van Osaka wilden aanpakken.

"De uniformiteit en eigenschappen van dunne films hangen af ​​van de perfectie van het onderliggende substraat", legt hoofdauteur van het onderzoek Ai Osaka uit. "Conventionele technologieën voor het voorbereiden van de eenkristalsubstraten offeren de kristalliniteit op om de vlakheid te optimaliseren, maar dit beperkt de prestaties van de overliggende magnetietfilm."

De onderzoekers gebruikten een chemische polijsttechniek - bekend onder het acroniem CARE - om een ​​atomair vlak en sterk geordend magnesiumoxidesubstraat te bereiden. Magnetiet afgezet op dit ultragladde substraat vertoont superieure kristalliniteit en geleidende eigenschappen, vergeleken met dat afgezet op een conventioneel substraat.

"De CARE-behandeling van het substraat zorgde ervoor dat de dunne film een ​​temperatuurafhankelijke verandering van de soortelijke weerstand kon ondergaan - bekend als de Verwey-overgang - van een factor 5,9", zegt senior auteur Azusa Hattori. "Dit is ongekend in grote gebieden, maar essentieel voor implementatie."

Deze resultaten hebben belangrijke toepassingen. Voorgestelde kwantumcomputertechnologieën kunnen afhankelijk zijn van spintronica om logistieke, biochemische en cryptografieproblemen te optimaliseren die klassieke computers verslaan. De onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben een belangrijke stap gezet om magnetiet in staat te stellen als basismateriaal te dienen voor spintronica en andere geavanceerde elektronica, die het leven en werk in de komende decennia zal veranderen. + Verder verkennen

Magnetiet nanodraden met scherpe isolerende overgang