(Phys.org)—Un team guidato da Ho Nyung Lee dell'Oak Ridge National Laboratory ha scoperto un fenomeno di rilassamento del ceppo nelle cobaltiti che è sfuggito ai ricercatori per decenni e potrebbe portare a progressi nelle celle a combustibile, sensori magnetici e una serie di materiali legati all'energia.
Il ritrovamento, pubblicato in Nano lettere , potrebbe cambiare la saggezza convenzionale secondo cui l'adattamento alla deformazione inerente alla formazione di film sottili epitassiali comporta necessariamente difetti strutturali, disse Lee, un membro della Divisione Scienza e Tecnologia dei Materiali del Dipartimento di Energia del laboratorio. Anziché, i ricercatori hanno scoperto che alcuni materiali, in questo caso cobaltite, formano modelli atomici strutturalmente ben ordinati che possono cambiare le loro proprietà magnetiche e minimizzare efficacemente il disadattamento dimensionale con il substrato cristallino.
Film sottili epitassiali, utilizzato nelle nanotecnologie e nella fabbricazione di semiconduttori, sono creati facendo crescere uno strato di cristallo di un materiale su un altro in modo tale che le strutture cristalline si allineino. La sfida è far crescere il film in modo coerente con difetti minimi, che possono avere un effetto catastrofico sulle prestazioni di un materiale.
"Abbiamo scoperto proprietà che non erano immediatamente evidenti nel cristallo, o alla rinfusa, modulo, ma in forma di film sottile siamo stati in grado di vedere chiaramente la struttura reticolare ordinata atomicamente della cobaltite di lantanio, " Lee ha detto. "Con questa conoscenza, speriamo di essere in grado di adattare le proprietà fisiche di un materiale a molte tecnologie dell'informazione e dell'energia".
I ricercatori hanno studiato il materiale in diversi stati di deformazione utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione a scansione integrata da raggi X e spettroscopia ottica. Utilizzando questi strumenti, gli scienziati hanno potuto osservare un comportamento di rilassamento della deformazione non convenzionale che ha prodotto modelli reticolari simili a strisce. Il risultato è un materiale con proprietà magnetiche utili e altamente adatto per sensori e conduttori ionici utilizzati in, Per esempio, batterie.
Questa scoperta e la capacità di progettare la struttura dei materiali potrebbero portare a materiali catodici avanzati nelle celle a combustibile e nelle batterie a ossido solido che possono essere caricate molto più velocemente.
"Dal momento che le cobaltiti sono candidati promettenti per i sensori magnetici, conduttori ionici e catalizzatori di superficie, questa scoperta fornisce una nuova comprensione che può essere utilizzata per la sintonizzazione artificiale del magnetismo e delle attività ioniche, " ha detto Lee.
