Immagini spettroscopiche di strati alternati di lantanio stronzio manganite e titanato di stronzio. A e C sono mappe di lantanio, e B e D sono mappe a falsi colori con titanio (rosso) e manganese (verde) estratte dalle immagini dello spettro. Lo strato cresciuto con una dimensione del punto laser più piccola mostra interfacce meno brusche e un difetto, contrassegnato da una freccia bianca. Immagine:Lena Fitting Kourkoutis/Muller lab
(PhysOrg.com) -- Utilizzando la spettroscopia all'avanguardia a risoluzioni atomiche, i ricercatori hanno scoperto come far crescere pellicole di manganite ultrasottili mantenendo le loro proprietà magnetiche.
I materiali fanno cose divertenti su scala nanometrica. Un complesso di ossido metallico chiamato manganite stronzio lantanio è ferromagnetico in grandi quantità. Ma ridimensionato a uno spessore nanometrico, diventa un isolante e perde molto del suo ferromagnetismo. Stesso materiale, comportamento diverso.
Utilizzando la spettroscopia all'avanguardia a risoluzioni atomiche, ricercatori guidati da David A. Muller, professore di fisica applicata e di ingegneria, hanno capito perché questo accade, e come far crescere film di manganite ultrasottili mantenendo le loro proprietà magnetiche. Il perfezionamento di tale tecnica potrebbe aprire la strada a manganiti e altri ossidi per sostituire il silicio nell'elettronica a film sottile, memoria e altre tecnologie.
Il lavoro è dettagliato in un documento pubblicato online il 14 giugno sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Un certo numero di gruppi di ricerca ha coltivato questi strati sottili prima, e i loro risultati hanno suggerito che esiste uno spessore critico di 15 strati atomici, al di sotto del quale non potresti farlo dirigere, ", ha affermato l'associata post-dottorato Lena Fitting Kourkoutis, il primo autore dell'articolo. "Ma dimostriamo che possiamo andare molto più in basso a una manciata di strati atomici e continuare a farlo funzionare".
La chiave è capire come crescere perfetti, fogli di manganite privi di difetti. La composizione chimica deve essere esattamente corretta, e anche la minima rottura nel reticolo cristallino degli strati atomici può rovinare la conduttività dei film. Questi difetti non contano tanto su una scala più ampia.
Per esaminare campioni di manganite coltivati dai loro collaboratori in Giappone, gli scienziati hanno usato una tecnica chiamata spettroscopia di perdita di energia degli elettroni, eseguita al microscopio elettronico a scansione a trasmissione. Hanno impiegato una tecnica (descritta in un articolo di Science del 2008) chiamata correzione dell'aberrazione, che consente loro un'estrema precisione per l'imaging della composizione di film spessi solo atomi.
I manganiti hanno un buon potenziale per il campo emergente della spintronica, che sfrutta lo spin degli elettroni dei materiali e il momento magnetico per l'uso nelle tecnologie di archiviazione della memoria.
