Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que el material cerámico de óxido de lantano de estroncio manganita LSMO conserva sus propiedades magnéticas en capas atómicamente delgadas si se intercala entre dos capas de un óxido cerámico diferente, óxido de cromo de estroncio y lantano LSCOLos resultados tienen implicaciones para el uso futuro de LSMO en dispositivos de almacenamiento y computación basados en spintronic.
En su forma masiva, LSMO tiene propiedades magnéticas y metálicas. La conductividad del material puede alterarse cambiando su campo magnético, lo que hace que el LSMO sea atractivo para su uso como interruptor en dispositivos espintrónicos. Sin embargo, cuando el material llega a ciertodelgadez - entre cinco y 10 capas atómicas - pierde estas propiedades.
Divine Kumah, profesor asistente de física en NC State y autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo, quería saber por qué LSMO pierde sus propiedades magnéticas en una delgadez particular, y encontrar una manera de hacer que LSMO sea magnético en forma delgada.
Kumah, con colegas y estudiantes de posgrado del estado de Carolina del Norte, primero cultivó películas delgadas de LSMO en titanato de estroncio, un sustrato no magnético comúnmente utilizado como andamio neutro. El equipo cultivó películas que iban de dos a 10 capas atómicas de espesor y se probaronellos por propiedades magnéticas.
Luego, el equipo utilizó la fuente de luz de sincrotrón en el Laboratorio Nacional de Argonne para poder obtener una vista tridimensional de la disposición de los átomos dentro de las capas delgadas de LSMO. Descubrieron que con una delgadez extrema, los átomos de oxígeno y manganesose movió ligeramente desalineado en la superficie del material, apagando efectivamente su magnetismo.
"En aproximadamente cinco capas atómicas vimos distorsiones en la superficie de la capa y en la interfaz inferior con el andamio", dice Kumah. "Los átomos de oxígeno y manganeso se reorganizan. El magnetismo y la conductividad eléctrica en LSMO están relacionados con la forma en que estosdos átomos se unen, por lo que si hay distorsiones polares en la película donde se mueven hacia arriba y hacia abajo, los enlaces se estiran, los electrones no pueden moverse a través del material de manera efectiva y el magnetismo se desactiva ".
El equipo observó que estas distorsiones comenzaron en la parte superior de la película y se extendieron aproximadamente tres capas debajo de la superficie.
"Descubrimos que las distorsiones ocurren porque la estructura cristalina crea un campo eléctrico en la superficie", dice Kumah. "Los átomos de oxígeno y manganeso se mueven para cancelar el campo eléctrico. Nuestro desafío fue hacer crecer algo en las interfaces quees compatible con LSMO estructuralmente, pero también es aislante, de modo que eliminamos el campo eléctrico, detenemos el movimiento de los átomos de oxígeno y manganeso y conservamos las propiedades magnéticas ".
Los investigadores encontraron que al usar dos capas de LSCO a cada lado del LSMO, el LSMO podría retener sus propiedades magnéticas en dos capas atómicas.
"Es como un sándwich: LSCO es el pan y LSMO es la carne", dice Kumah. "Puede usar menos de cinco capas de LSMO en este arreglo sin ningún desplazamiento atómico. Esperemos que nuestro trabajo haya demostrado que estos materialespuede ser lo suficientemente delgado como para ser útil en dispositivos spintronics "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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