Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een bijzondere eigenschap op nanoniveau van een normaal niet-magnetisch materiaal ontdekt. Als er zes lagen van 0,4 nanometer dik op elkaar gestapeld worden, is er een magnetisch veld waarneembaar.
Het materiaal bestaat uit lagen lanthaanmangaanoxide of LaMnO3 bovenop een laag strontiumtitaanoxide of SrTiO3. Een dergelijk materiaal zou in de toekomst toegepast kunnen worden bij bepaalde data-opslagtechnologie. Het kan wellicht zorgen voor hogere opslagdichtheden of het energieverbruik van bepaalde informatietechnologie verlagen. "Maar het is belangrijk te begrijpen dat dit soort studies in eerste instantie bijdragen aan het begrip van fundamentele fysica en materiaalkunde", zegt Hans Hilgenkamp, een van de auteurs van het artikel in Science, tegen Tweakers. "In de praktijk werkt het niet zo dat we binnen no-time nieuwe materialen hebben ontwikkeld."
Het materiaal vertoont in zijn normale voorkomen geen bijzondere fysische eigenschappen, terwijl het netjes gerangschikt in een mooie kristalstructuur op atomaire schaal wel bijzondere eigenschappen laat zien. In dit geval wordt lanthaanmangaanoxide opgedampt op een substraat van strontiumtitaanoxide. Beide materialen zijn niet magnetisch. Dat laatste verandert bij zes lagen LaMnO3 bovenop de strontiumlaag: de film wordt prompt ferromagnetisch over het hele oppervlak.
"De kristalstructuren heten perovskiet-oxides. Dat is een soort verzamelnaam voor vergelijkbare structuren. Ze worden veel onderzocht, met name omdat er ooit hogetemperatuursupergeleiding mee werd ontdekt, al is hoge temperatuur dan -200 graden Celsius", vervolgt Hilgenkamp. "Door die eigenschap is er veel onderzoek naar gedaan en is bekend dat het een heel veelzijdige materiaalklasse is. In die kristalstructuur kun je onderdelen, of de atomen, vervangen en dan krijgt dezelfde structuur een heel andere eigenschap." Hilgenkamp vergelijkt het met LEGO. Je hebt heel veel verschillende kleuren legosteentjes. In dit geval is een 'steentje' met 'kleur' LaMnO3 laag voor laag opgedampt op een laag SrTiO3. Bovenop het witte 'blokje' strontium worden dan gele laagjes mangaan gestapeld. "Bij het zesde laagje wordt de kleur dan bij wijze van spreken ineens groen en heeft het heel andere eigenschappen."
Hilgenkamp legt uit dat het heel mooi 'stapelen' is met de kristalstructuren, waardoor je op heel kleine afstand materialen verschillende eigenschappen kunt laten hebben. Op het ene stukje liggen zes laagjes met een eigenschap, op het andere vijf zonder die eigenschap. "Denk bijvoorbeeld aan het definiëren van geheugens op nanoschaal. Harddisks gebruiken nu een ferromagnetisch materiaal van 20 of 30 nanometer of zo. Dat kan dan misschien veel kleiner."
Het materiaal werd op de Universiteit Twente en aan de Nationale Universiteit van Singapore gemaakt en onderzocht. Het onderzoeksteam bestond uit wetenschappers van universiteiten uit de Verenigde Staten, Singapore, Ierland en Nederland. Het maken van het materiaal gebeurt via gepulste laser-depositie. Deze methode behelst het plaatsen van een 'pilletje' van het materiaal dat op het substraat opgedampt moet worden in een vacuümomgeving. "Dan wordt er met een laser op geschoten en verdampt er wat van het 'pilletje'. Met elke laserpuls verdampt er een heel klein beetje en dat slaat gecontroleerd neer op het substraat. In dit geval bleek het materiaal bij de zesde laag ineens magnetische eigenschappen te vertonen."
:fill(black)/i/2000648943.jpeg?f=imagegallery)
/i/2000544520.png?f=fpa)
/i/1351600707.png?f=fpa)
/i/1221753254.png?f=fpa)
/i/1261474170.png?f=fpa)
/i/1238170581.png?f=fpa)
/i/2000585058.png?f=fpa)
:strip_icc():strip_exif()/u/215031/crop5db1d4fe1001f_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
.
/u/340881/illuavatar_little.png?f=community){kind=avatar}
/u/96903/cdwaveicon.png?f=community){kind=small}
/u/36103/avatar_60.png?f=community){kind=avatar}
:strip_icc():strip_exif()/u/86283/crop_south-park-s12e11-pandemic-2-the-startling_4x3.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/568039/Resized-S5JYE.jpg?f=community){kind=small}
.
/u/116525/tweakicon.png?f=community){kind=small}
/u/298895/crop5620d9e595c62.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/17788/Anonymouse.jpg?f=community){kind=small}
/u/66989/flist.JPG?f=community){kind=small}
