Scienziati che collaborano presso l'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Laboratorio nazionale di Brookhaven, e la Princeton University hanno scoperto un nuovo semiconduttore ferromagnetico stratificato, un raro tipo di materiale che rappresenta una grande promessa per le tecnologie elettroniche di prossima generazione.

Come il nome suggerisce, i semiconduttori sono i riccioli d'oro dei materiali elettricamente conduttivi, non un metallo, e non un isolante, ma una via di mezzo "giusta" le cui proprietà conduttive possono essere alterate e personalizzate in modi che creano le basi per le moderne capacità elettroniche del mondo. Particolarmente rari sono quelli più vicini a un isolante che a un metallo.

La recente scoperta del ferromagnetismo nei materiali semiconduttori è stata limitata a una manciata di composti principalmente a base di cromo. Ma qui, i ricercatori hanno scoperto il ferromagnetismo in un semiconduttore di iodio vanadio, un materiale noto da tempo ma ignorato; e quale scienziato Tai Kong ha paragonato alla ricerca di un "tesoro nascosto nel nostro giardino". Ora ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Robert J. Cava, il Russell Wellman Moore Professore di Chimica all'Università di Princeton, Kong ha completato il dottorato di ricerca. ricerca presso l'Ames Laboratory sotto la supervisione di Paul C. Canfield. E quando il nuovo materiale potrebbe avere una risposta ferromagnetica, Kong si è rivolto all'Ames Laboratory per la visualizzazione magneto-ottica dei domini magnetici che funge da prova definitiva del ferromagnetismo.

"Essere in grado di esfoliare questi materiali in strati 2-D ci offre nuove opportunità per trovare proprietà insolite che sono potenzialmente utili per i progressi della tecnologia elettronica, " ha detto Kong. "È un po' come ottenere una nuova forma di mattoncini Lego. Più pezzi unici hai, più fresca è la roba che puoi costruire."

Il vantaggio del ferromagnetismo in un semiconduttore è che le proprietà elettroniche diventano dipendenti dallo spin. Gli elettroni allineano i loro spin lungo la magnetizzazione interna.

"Questo crea una manopola di controllo aggiuntiva per manipolare le correnti che fluiscono attraverso un semiconduttore manipolando la magnetizzazione, o modificando il campo magnetico o con altri mezzi più complessi, mentre la quantità di corrente che può essere trasportata può essere controllata mediante drogaggio (aggiunta di piccole quantità di altri materiali), " ha detto lo scienziato del laboratorio di Ames Ruslan Prozorov. "Questi modi aggiuntivi per controllare il comportamento e il potenziale per scoprire nuovi effetti sono la ragione di un così alto interesse nella ricerca di isolanti e semiconduttori che sono anche ferromagneti".