Realizzare la prossima generazione di dispositivi per l'elaborazione delle informazioni basati su nuovi fenomeni come la spintronica, multiferroici, magnetoottica, e magnonica, i loro materiali costitutivi devono essere sviluppati. I recenti rapidi progressi nelle nanotecnologie ci consentono di fabbricare nanostrutture che sono impossibili da ottenere in natura.

Però, gli ossidi magnetici complessi sono uno dei sistemi materiali più complicati in termini di sviluppo e analisi. Inoltre, non è noto il meccanismo dettagliato per cui i cambiamenti nella composizione atomica che non influiscono sulla struttura generale portano a cambiamenti drastici nelle caratteristiche del materiale anche se la struttura del materiale è simile.

Ora, ricercatori dello Spin Electronics Group della Toyohashi Tech e della Myongji University, Istituto di tecnologia di Harbin, Istituto di Tecnologia del Massachussetts, Universidad Tecnica Federico Santa María, Università della California, San Diego, e il Trinity College di Dublino hanno scoperto che la distribuzione a forma di pilastro su nanoscala del ferro nel titanato di stronzio (STF) cambia drasticamente la sua risposta magnetica e magnetoottica. Sorprendentemente, il campione policristallino ha mostrato un magnetismo più forte rispetto al film monocristallino.

"Nei normali sistemi di ossido, gli effetti magnetici e magneto-ottici sono più forti nelle strutture altamente ordinate. In altre parole, il materiale monocristallino è migliore per ottenere migliori proprietà magnetiche, " spiega l'assistente professore Taichi Goto, "Però, il titanato di stronzio ferro-sostituito depositato a una certa pressione di ossigeno è diverso."

I film STF sono stati preparati mediante deposizione laser pulsata a varie pressioni direttamente su substrato di silicio, e la struttura cristallina e le proprietà magnetiche sono state caratterizzate sistematicamente. Un campione depositato a una certa pressione ha mostrato un magnetismo significativamente più forte e un angolo di rotazione di Faraday più ampio (effetti magneto-ottici) a temperatura ambiente. Numerosi test che analizzano la stechiometria dell'ossigeno e i corrispondenti stati di valenza del Fe, la struttura e lo stato di deformazione, e la presenza di piccole frazioni di ferro ha rivelato che la nanostruttura e il raggruppamento degli elementi migliorano il magnetismo.

Questi risultati mostrano l'ampia possibilità di utilizzare film policristallini in dispositivi a base di silicio. In questo documento, è stata dimostrata l'integrazione del film STF con un risonatore ottico in scala di 0,1 mm. Ulteriore, l'integrazione di tali nuovi ossidi con concetti di dispositivi convenzionali aprirebbe la strada a sistemi interessanti in futuro.