Scienziati della National Research University Higher School of Economics e collaboratori hanno sintetizzato nanofili multistrato per studiarne le proprietà di magnetoresistenza. Migliorare questo effetto consentirà agli scienziati di aumentare l'accuratezza degli indicatori di vari strumenti di misurazione come bussole e monitor di radiazioni. I risultati dello studio sono stati pubblicati in un articolo intitolato "Struttura dei nanofili Cu/Ni ottenuti dalla sintesi della matrice".
Una delle caratteristiche uniche delle nanostrutture artificiali è il grande effetto di magnetoresistenza in sottili strati di metallo. Questo effetto è sfruttato in vari dispositivi elettronici.
Gli scienziati hanno sintetizzato nanofili di rame e nichel multistrato per studiarne le caratteristiche, che dipendono dalla composizione e dalla geometria degli strati. "Ci aspettiamo che il passaggio ai nanofili multistrato aumenterà considerevolmente questo effetto di magnetoresistenza. Oggi, stiamo scegliendo il metodo di sintesi dei nanofili per ottenere questo effetto, ", ha affermato il coautore Ilia Doludenko dell'Istituto di elettronica e matematica di Mosca (MIEM HSE).
Per determinare la correlazione tra i parametri di sintesi e la struttura cristallina, gli studiosi hanno sintetizzato nanofili di diverse lunghezze. La lunghezza del nanofilo è stata determinata dal numero di cicli di deposizione; uno strato di nichel e uno strato di rame sono stati depositati in ogni ciclo. La dimensione dei nanofili è stata determinata utilizzando un microscopio elettronico a scansione (SEM). Il numero di coppie di strati nei nanofili è risultato essere 10, 20, o 50, in base al numero di cicli di elettrodeposizione.
Quando la lunghezza del nanofilo è stata confrontata con il numero di strati, si è scoperto che la relazione tra la lunghezza del nanofilo e il numero di strati non era lineare. Le lunghezze medie dei nanofili composti da 10, 20 e 50 paia di strati erano, rispettivamente, 1,54 micron, 2,6 micron, e 4,75 micron. I nanofili sintetizzati avevano tutti una struttura a grani con cristalliti di diverse dimensioni, da 5-20 nm a 100 nm. Grande, le riflessioni luminose erano dovute principalmente ai metalli (Ni e Cu) mentre gli anelli diffusi e le piccole riflessioni sono generalmente legate alla presenza di ossidi di rame.
Un'analisi elementare ha confermato la presenza di strati alternati di Ni e Cu in tutti i nanofili nello studio. Però, la disposizione reciproca degli strati può differire. Gli strati di Ni e Cu nello stesso nanofilo possono essere orientati perpendicolarmente al suo asse o avere un angolo particolare. Le singole unità dello stesso nanofilo possono avere spessori diversi. Lo spessore delle singole unità nei nanofili è compreso tra 50 e 400 nm.
Secondo gli autori dello studio, questa eterogeneità dipende dai parametri del poro e diminuisce in prossimità della bocca del poro. Questo porta ad un aumento della corrente, miglioramento del tasso di deposito, e, di conseguenza, un aumento dello spessore dello strato depositato. Un'altra possibile ragione è la differenza nella mobilità di diffusione di ioni di metalli diversi. Questo spiega la relazione non lineare tra la lunghezza del nanofilo e gli strati numerici sopra menzionati. Lo studio della composizione di particolari unità ha dimostrato che le unità di rame sono costituite principalmente da rame, mentre il nichel è quasi del tutto assente. unità di nichel, d'altra parte, contengono sempre una certa quantità di rame. Tale importo può talvolta raggiungere il 20%.
La rilevanza di questi risultati riguarda la potenziale creazione di rilevatori di movimento più precisi ed economici, velocità, posizione, corrente e altri parametri. Tali strumenti potrebbero essere utilizzati nell'industria automobilistica, o per produrre o migliorare dispositivi medici e monitor di radiazioni e bussole elettroniche.
