Magnetita Fe 3 O 4 es mejor conocido como mineral de hierro magnético y es la fuente de piedra imán.También tiene potencial como resistencia de alta temperatura en electrónica.En una nueva investigación dirigida por la Universidad de Osaka, publicada en Nano letras nanocables ultrafinos hechos de Fe 3 O 4 revelar ideas sobre una propiedad intrigante de este mineral.
Cuando se enfría a alrededor de 120 K -150 ° C, la magnetita cambia repentinamente de una estructura cristalina cúbica a una monoclínica. Al mismo tiempo, su conductividad cae bruscamente: ya no es un metal sino un aislante.La temperatura de esta "transición Verwey" única, que se puede utilizar para cambiar dispositivos electrónicos, depende de las propiedades de la muestra, como el tamaño de grano y la forma de las partículas.
La magnetita se puede convertir en películas delgadas, pero por debajo de cierto espesor, alrededor de 100 nm, la transición de Verwey se debilita y necesita temperaturas más bajas. Por lo tanto, para la electrónica a nanoescala, preservando esta característica clave de Fe 3 O 4 es un gran desafío. El estudio de Osaka utilizó una técnica original para producir nanocables de magnetita de solo 10 nanómetros de longitud, que tenían un comportamiento exquisito de Verwey.
Como lo describe el coautor del estudio Rupali Rakshit, "Utilizamos pulsos láser para depositar Fe 3 O 4 en una plantilla de MgO. Luego grabamos los depósitos en forma de alambre y finalmente colocamos electrodos de oro a cada lado para poder medir la conductividad de los nanocables ".
Cuando los nanocables se enfriaron a alrededor de 110 K -160 ° C, su resistencia aumentó bruscamente, en línea con el comportamiento típico de Verwey. En comparación, el equipo también produjo Fe 3 O 4 como una película delgada con una gran superficie en la escala milimétrica. Su transición Verwey no solo fue más débil, sino que requirió temperaturas de hasta 100 K.
"Los nanocables estaban notablemente libres de defectos cristalinos", dice el líder del estudio, Azusa Hattori. "En particular, a diferencia de la película delgada, no fueron perseguidos por dominios antifásicos, donde el patrón atómico se invierte repentinamente. Los límites de estos dominios bloqueanconducción en la fase de metal. En la fase de aislante, impiden que emerja la resistividad, por lo que aplanan la transición de Verwey ".
Los nanocables eran tan prístinos que el equipo pudo estudiar directamente el origen de la transición Verwey con una precisión sin precedentes. Se cree que las propiedades aislantes de la magnetita por debajo de 120 K provienen de estructuras repetitivas de "trimerones" en el cristal de baja temperatura. Los investigadoresestimó la escala de longitud característica de los trimerones, y coincidió estrechamente con el tamaño real de acuerdo con investigaciones anteriores.
"La transición de Verwey tiene una gran cantidad de usos potenciales en la conversión de energía, electrónica y espintrónica", dice Hattori. "Si podemos ajustar la transición controlando la cantidad de defectos, podemos prever la producción de muy baja potencia, sin embargodispositivos avanzados para soportar tecnología verde "
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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