I ricercatori dell'Università di Costanza hanno sviluppato un metodo per sintetizzare nanoparticelle di ossido di Europio (II), un semiconduttore ferromagnetico rilevante per l'archiviazione e il trasporto dei dati
I semiconduttori ferromagnetici sono materiali funzionali promettenti che possono essere utilizzati nel campo dell'elettronica basata sullo spin (spintronica). La spintronica è di cruciale importanza per l'archiviazione e il trasporto delle informazioni. I ricercatori hanno anche dimostrato che le nanoparticelle hanno proprietà magnetiche conferite dalla loro struttura. I risultati del progetto di ricerca congiunto sono stati pubblicati nel numero del 20 novembre 2017 della rivista scientifica Materiale avanzato .
Le proprietà delle nanoparticelle anisotrope e magnetiche sono al centro del progetto di ricerca. Anisotropo significa che la forma e il magnetico, le proprietà ottiche o elettroniche non sono identiche per tutte le direzioni spaziali della particella. Ciò a sua volta rende possibile studiare non solo le nuove e spesso migliorate proprietà dei materiali nanostrutturati, ma anche le proprietà aggiuntive causate dall'anisotropia.
La produzione di nanoparticelle da semiconduttori ferromagnetici come l'ossido di europio (II) costituisce una sfida enorme, soprattutto in geometria anisotropa. "L'obiettivo è approfondire la nostra comprensione in modo da poter modulare e accedere alle proprietà dei nanosistemi su richiesta, " dice l'autore principale Trepka. Usando il loro metodo speciale, i ricercatori sono riusciti a produrre nanoparticelle EuO di alta qualità e anisotrope che possono essere utilizzate per osservare gli effetti delle proprietà strutturali.
Il metodo si basa su un processo in due fasi. In un primo passo, viene prodotto un materiale ibrido costituito da componenti organici e inorganici, che è già anisotropo. Nel passaggio successivo, il materiale ibrido viene trattato con vapore di europio. Di conseguenza, si converte chimicamente in EuO. In questo caso la forma delle nanoparticelle è tubolare. "Questo metodo è interessante perché non si limita alle forme tubolari. È possibile produrre anche canne, " spiega Bastian Trepka.
Per di più, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le proprietà magnetiche del semiconduttore Europium(II) ossido sono in realtà correlate alla forma della sua nanostruttura, o meglio l'anisotropia. Dopo ulteriori trattamenti durante il tentativo di generare controprove, scomparvero le forme tubolari, con conseguente proprietà diverse. "I fisici sperimentali hanno effettuato misurazioni che hanno confermato i risultati che erano stati simulati dai fisici teorici. Questo ci ha permesso di sviluppare idee su come la struttura determina questo particolare comportamento magnetico, " spiega Bastian Trepka.
"Ciò che rende davvero speciale il nostro processo è la separazione del controllo della struttura e della trasformazione chimica. Possiamo ottenere forme diverse dallo stesso materiale influenzando la forma attraverso il controllo del processo. In questo modo otterremo sempre il materiale per assumere la forma di cui abbiamo bisogno, " dice Trepka. Nel caso dell'ossido di europio (II), si tratta di una nanotrasformazione topotattica che mantiene la sua direzione cristallina:è tubolare sia prima che dopo il trattamento.
"Un materiale intelligente con una varietà di proprietà, " dice Bastian Trepka di Europium(II) ossido. Soprattutto, ha una struttura cristallina semplice. "Possiamo spiegare i cambiamenti nelle proprietà facendo appello alle strutture cristalline, che sono predeterminati." Questo è l'ideale per la ricerca di base.
