Man mano che i componenti elettronici diventano più piccoli, capire come si comportano i materiali su scala nanometrica è fondamentale per lo sviluppo dell'elettronica di prossima generazione. Sfortunatamente, è molto difficile prevedere cosa succede quando i materiali sono spessi solo pochi strati atomici. Per migliorare la nostra comprensione delle cosiddette proprietà quantistiche dei materiali, gli scienziati della TU Delft hanno studiato sottili fette di SrIrO ₃ , un materiale che appartiene alla famiglia degli ossidi complessi. I loro risultati sono stati recentemente pubblicati Lettere di revisione fisica .

I ricercatori hanno sintetizzato il materiale utilizzando la deposizione laser pulsata (PLD), un metodo per depositare film monocristallini con precisione dello strato atomico. "Abbiamo studiato cristalli con spessori fino a 2 strati atomici (0,8 nanometri), ", ha affermato l'autore principale Dirk Groenendijk, chi è un dottorato di ricerca candidato alla TU Delft.

Gli elettroni possono normalmente muoversi liberamente nel materiale, e SrIrO ₃ mostra un comportamento metallico. Però, gli scienziati hanno scoperto che a uno spessore di 4 strati, sembra esserci una svolta. Al di sotto di questo spessore, gli elettroni si localizzano e il materiale passa a uno stato isolante. Allo stesso tempo, gli ordini dei materiali magneticamente e gli effetti dell'accoppiamento spin-orbita sono fortemente migliorati. Quest'ultima proprietà è di interesse per lo sviluppo di nuovi dispositivi di memoria magnetica, perché lo spin dell'elettrone può essere utilizzato per memorizzare e trasferire informazioni.

La prossima generazione di dispositivi elettronici richiederà un'ulteriore miniaturizzazione dei loro componenti, e non passerà molto tempo prima che i produttori di chip scendano sotto i 10 nanometri. "A questa scala, puoi contare il numero di atomi, ed entri nel regno della meccanica quantistica, " dice Groenendijk. Per i dispositivi futuri, i ricercatori sono anche alla ricerca di nuovi materiali con funzionalità attualmente inaccessibili. Nel rispetto, gli ossidi complessi sono candidati promettenti che mostrano un'ampia varietà di fenomeni esotici. La ricerca di Groenendijk e colleghi costituisce un passo importante verso la comprensione delle loro proprietà quantistiche nel limite bidimensionale.