Una rappresentazione della struttura cristallina del minerale kotoite. Gli atomi di ossigeno sono rossi, e gli atomi di magnesio si trovano al centro degli ottaedri verdi. Gli atomi di boro si trovano al centro dei triangoli blu che collegano gli atomi di ossigeno. Immagine:Derek Stewart
(PhysOrg.com) - Il ricercatore Derek Stewart afferma che il minerale kotoite potrebbe essere un isolante ideale per i dispositivi di memorizzazione della memoria chiamati giunzioni tunnel magnetiche.
Le innovazioni nell'elettronica spesso sono il risultato della ricerca del materiale giusto per un dispositivo, come il tungsteno nelle lampadine o il silicio nei transistor. Ora, uno scienziato della Cornell ritiene che il minerale kotoite potrebbe essere un isolante ideale per i dispositivi di memorizzazione della memoria chiamati giunzioni tunnel magnetiche, trovato nei computer, telefoni cellulari e sensori di campo magnetico.
Il lavoro, basandosi su ricerche precedenti di altri scienziati della Cornell, è pubblicato da Derek Stewart, socio di ricerca computazionale della Cornell NanoScale Science and Technology Facility, nell'edizione online del 17 dicembre di Nano lettere (apparirà più avanti nella stampa).
Le giunzioni magnetiche del tunnel sono costituite da un sandwich di due magneti, tipicamente a base di ferro, con un ossido nel mezzo di soli nanometri di spessore. Gli elettroni "tunnel" tra i due magneti, e l'ossido filtra le informazioni dagli stati di spin degli elettroni per creare quella che viene chiamata memoria non volatile, che non richiede elettricità per memorizzare le informazioni. Queste giunzioni vengono utilizzate anche come sensori magnetici molto sensibili o testine di lettura per dischi rigidi, poiché le correnti del dispositivo dipendono dall'orientamento relativo dei poli magnetici degli strati di ferro.
ricercatori Cornell, compreso Robert Buhrman, il John Edson Sweet Professor di Ingegneria, e Dan Ralph, il Professore di Fisica Orazio Bianco, sono stati all'avanguardia di questa tecnologia per diversi anni.
Nell'industria oggi, la maggior parte delle giunzioni a tunnel magnetiche utilizza l'ossido di alluminio come isolante. Ma nei laboratori di tutto il mondo, l'ossido di magnesio viene testato come isolante di nuova generazione, perché la sua struttura cristallina cubica si abbina bene ai cavi metallici, consentendo un filtraggio più efficiente degli elettroni. Giovanni Leggi, un ex studente laureato nel laboratorio di Buhrman (ora associato post-dottorato presso il National Institute of Standards and Technology), scoperto per caso che l'elemento boro, che aveva usato alla Cornell mentre fabbricava giunzioni di tunnel magnetici per aiutare a levigare le interfacce dei materiali, perdeva negli isolanti e formava un cristallo, piuttosto che diffondersi come previsto. Eppure i dispositivi funzionavano ancora.
Curioso, il team ha sfruttato l'esperienza computazionale di Stewart per lavorare a ritroso e capire quale materiale specifico potrebbe essere stato inavvertitamente creato tra i due magneti a causa della contaminazione da boro.
I calcoli funzionali della densità hanno portato Stewart alla kotoite (Mg 3 B 2 oh 6 ), un ossido di magnesio che ha anche due atomi di boro, che ben si abbina alla chimica dei magneti, consente un buon filtraggio degli elettroni, e ha una forma cristallina leggermente diversa rispetto al semplice ossido di magnesio (MgO). Ha anche dimostrato che la forma del cristallo del minerale - ortorombica, al contrario della simmetria cubica dell'ossido di magnesio, potrebbe portare a un filtraggio dello spin degli elettroni ancora migliore.
"Derek ha fatto un ottimo lavoro nel dimostrare che gli argomenti di simmetria che si fanno per l'ossido di magnesio possono essere dimostrati per [kotoite], "Leggi detto.
