Lennon e McCartney. Abbott e Costello. Burro di arachidi e gelatina.

Pensa a metà di qualsiasi famoso duo, e l'altra metà probabilmente viene in mente. Non solo si completano a vicenda, ma insieme funzionano meglio.

Lo stesso vale nel fiorente campo dei materiali elettronici a base di ossido. Vantando una vasta gamma di comportamenti, compreso elettronico, magnetici e superconduttori, questi materiali multifunzionali sono destinati ad espandere il modo in cui pensiamo alle funzioni dei tradizionali dispositivi elettronici a base di silicio come telefoni cellulari o computer.

Eppure fino ad ora, mancava un aspetto critico, che integrasse la funzione degli elettroni nell'elettronica degli ossidi. E un team guidato dallo scienziato dei materiali dell'Università del Wisconsin-Madison, Chang-Beom Eom, ha osservato direttamente che manca la seconda metà del duo necessario per far avanzare i materiali dell'elettronica di ossido.

Si chiama gas lacustre bidimensionale, una controparte di qualcosa noto come gas di elettroni bidimensionale. Da più di un decennio, i ricercatori hanno riconosciuto che era possibile la comparsa di un foro di gas, ma non sono stato in grado di crearlo sperimentalmente.

Scrivendo oggi (5 febbraio, 2018) sulla rivista Materiali della natura , Eom e i suoi collaboratori hanno fornito prove di un gas lacustre che coesiste con il gas di elettroni. Hanno progettato un materiale ultrasottile, nota come struttura a film sottile, appositamente per questa ricerca.

"Il gas foro 2D non è stato possibile principalmente perché non è stato possibile coltivare cristalli sufficientemente perfetti, "dice Eom, Theodore H. Geballe Professor e Harvey D. Spangler Distinguished Professor di scienza e ingegneria dei materiali. "Dentro, c'erano difetti che uccidevano il gas del buco."

Eom è un esperto mondiale di crescita materiale, utilizzando tecniche che gli permettono di costruire meticolosamente, o "crescere, " ogni strato di un materiale con precisione atomica. Quella perizia, combinato con la comprensione dell'interazione tra gli strati nella loro struttura, è stata la chiave per identificare l'inafferrabile foro di gas 2D.

"Siamo stati in grado di progettare la struttura corretta e realizzare cristalli quasi perfetti, il tutto senza difetti che degradano il foro gas, " lui dice.

Altrettanto importante nell'identificare il foro di gas è stato il modo quasi simmetrico in cui Eom ha assemblato i vari strati, qualcosa come un club sandwich. Mentre altri ricercatori hanno realizzato il materiale in una struttura a doppio strato, Eom ha progettato un triplo strato. Ha alternato strati di ossido di stronzio e biossido di titanio sul fondo, poi strati di ossido di lantanio e ossido di alluminio, poi ha aggiunto ulteriori strati di ossido di stronzio e biossido di titanio sulla parte superiore.

Di conseguenza, il gas foro si forma all'interfaccia degli strati sulla parte superiore, mentre il gas di elettroni si forma all'interfaccia degli strati sul fondo, la prima dimostrazione di una coppia complementare molto potente.

Proprio come le persone 50 anni fa probabilmente non avrebbero potuto immaginare di comunicare tramite dispositivi wireless, l'avanzata propone una piattaforma che può consentire nuovi concetti-applicazioni che oggi rimangono al di là dei nostri sogni più sfrenati.

"Non stiamo solo migliorando le prestazioni dei dispositivi, " dice Eom. "Quindi, non migliorare un cellulare, per esempio, ma immaginando un dispositivo completamente nuovo reso possibile da questo progresso. Questo è l'inizio di un nuovo entusiasmante percorso".