Muchos de nosotros estamos familiarizados con el dióxido de titanio TiO 2 , un blanqueador de uso común en protectores solares y pinturas como las líneas blancas que se ven en las canchas de tenis.Menos conocidos son otros óxidos de titanio superiores, aquellos con un mayor número de átomos de titanio y oxígeno que el TiO, que ahora son objeto de intensificación de la investigación debido a su potencial uso en dispositivos electrónicos de próxima generación.
Ahora, los investigadores de Tokyo Tech han informado sobre la superconductividad en dos tipos de óxidos de titanio superiores preparados en forma de películas ultrafinas. Con un grosor de alrededor de 120 nanómetros, estos materiales revelan propiedades que apenas comienzan a explorarse.
"Logramos crecer películas delgadas de Ti 4 O 7 y γ-Ti3O5 por primera vez ", dice Kohei Yoshimatsu, autor principal del artículo publicado en Informes científicos .
Hasta ahora, los dos materiales solo se habían estudiado en forma masiva, en la que se comportan como aislantes, lo opuesto a los conductores. La formación de películas delgadas conductoras de la electricidad, por lo tanto, se considera un gran avance para la física fundamental.
Los investigadores encontraron que la temperatura de transición superconductora alcanzó 3.0 K para Ti 4 O 7 y 7.1 K para γ-Ti3O5. Lograr 7.1 K incluso en óxidos metálicos simples es "un resultado sorprendente", dice Yoshimatsu, ya que "representa uno de los más altos conocidos entre estos óxidos".
Las películas delgadas son epitaxiales, lo que significa que tienen una estructura cristalina bien alineada. "Son extremadamente difíciles de cultivar", dice Yoshimatsu. "En nuestro estudio, en lugar de utilizar TiO2 convencional como material de partida, decidimos comenzarcon el Ti ligeramente más reducido 2 O 3 . "Entonces, bajo condiciones atmosféricas controladas con precisión, el Ti 4 O 7 y las películas γ-Ti3O5 se cultivaron capa por capa sobre sustratos de zafiro en un proceso llamado deposición por láser pulsado.
Para verificar las estructuras cristalinas de las películas, el equipo colaboró con investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS que utilizaron técnicas de caracterización como la difracción de rayos X XRD usando radiación sincrotrón en SPring-8, uno de losLas instalaciones más grandes del mundo de este tipo situadas en la Prefectura de Hyogo, oeste de Japón.
Hasta ahora, nadie sabe exactamente cómo surge la superconductividad en estos óxidos de titanio. Se cree que la disposición irregular o lo que se conoce como no estequiométrica de los átomos de oxígeno juega un factor importante. Esta disposición introduce vacantes de oxígeno1 que no son establesen forma masiva. Al crear suficientes electrones conductores, las vacantes de oxígeno pueden ayudar a inducir la superconductividad.
Yoshimatsu dice que se necesitará más trabajo para examinar los mecanismos subyacentes. Como los óxidos de titanio son compuestos baratos y relativamente simples hechos de solo dos tipos de elementos, agrega que son atractivos para futuras investigaciones.
Además, dice que el estudio puede avanzar en el desarrollo de las uniones Josephson2 que podrían usarse en el futuro para construir nuevos tipos de circuitos electrónicos y, en última instancia, computadoras más rápidas.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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