Una forma de cambiar las propiedades de un material es estirarlo solo un poquito, para que sus átomos estén más separados pero los enlaces entre ellos no se rompan. Esta distancia adicional afecta el comportamiento de los electrones, que determinan si el materiales un aislante o un conductor de electricidad, por ejemplo.
Pero para una clase importante de materiales de óxido complejos, el estiramiento no funciona tan bien; son tan frágiles como las tazas de café de cerámica y se romperían.
Los científicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford ahora han encontrado una forma de solucionar este problema para un óxido complejo conocido como LCMO. Crearon una membrana súper delgada y flexible a partir del material normalmente frágil, usaron micromanipuladores para estiraren un pequeño aparato y lo pegó en su lugar para preservar el estiramiento.
Al aplicar calor suave para derretir el pegamento, podrían liberar y estirar la misma membrana transparente una y otra vez y verla pasar de ser un aislante a un conductor y viceversa. El estiramiento también cambió sus propiedades magnéticas.
"Realmente podemos estirar y tensar estas cosas dramáticamente, hasta en un 8%", dijo Harold Hwang, profesor de SLAC y Stanford e investigador del Instituto de Stanford para Ciencias de Materiales y Energía SIMES ".Un nuevo mundo de posibilidades que tendrá un impacto más allá de este estudio en particular ".
El equipo de investigación informó sus hallazgos en ciencia hoy
Nuevas formas de flotar libremente y estirarse
LCMO, u óxido de lantano-calcio-manganeso, es lo que se conoce como material cuántico porque sus electrones se comportan de maneras poco convencionales y a menudo sorprendentes. Los científicos quieren poder controlar y ajustar este comportamiento para una nueva generación de productos electrónicos con aplicaciones entransmisión de energía, transporte, informática, sensores y detectores.
Las películas delgadas de materiales cuánticos generalmente se cultivan en la superficie de otro material. Hace cuatro años, el grupo de Hwang informó de una manera fácil de separar esas capas delicadas para poder estudiarlas de nuevas maneras.
Uno de los investigadores que trabajó en ese estudio, Seung Sae Hong, también dirigió este. Él utilizó el nuevo método para crear y liberar pequeños trozos de LCMO que eran más delgados que nunca, con menos de 20 nanómetros de espesor.eran casi transparentes y sorprendentemente flexibles.
Extender directamente una chatarra tan pequeña y frágil sería difícil, pero Hong resolvió ese problema colocándolo en una delgada película de polímero, como una bolsa de plástico de una tienda de comestibles, donde se pegó por su propia voluntad.
Luego sujetó la película de polímero en cada uno de sus cuatro lados y usó un micromanipulador para tirar y estirarlo, a veces en una dirección, a veces en ambas direcciones a la vez. Una vez que el LCMO se estiraba, su respaldo de polímero podía pegarse aotra superficie y llevada a otro instrumento para su examen con rayos X.
Voltear estados electrónicos
"Los experimentos fueron bastante tediosos y difíciles", dijo Hong, quien ahora es profesor asistente en la Universidad de California, Davis. "Observamos la película, la calentamos para suavizar el pegamento y relajar el estiramiento, manipularde otra manera, congélelo en su lugar y mírelo de nuevo "
Los investigadores pudieron medir directamente el espacio entre los átomos y confirmar que aumentó con el estiramiento. También midieron la resistencia eléctrica del LMCO y descubrieron que el estiramiento lo volteó de un estado metálico que conduce fácilmente la electricidad a un estado aislante, queno. La aplicación de un fuerte campo magnético cambió el estado magnético del material y también lo volvió a convertir en un metal.
"Como herramienta científica, esto es realmente emocionante", dijo Hong. "Abre oportunidades para manipular mecánicamente clases amplias de materiales de formas que antes no podíamos hacer. Y nos da ideas sobre cómo podríamos diseñar materiales flexibles para la electrónicadispositivos, incluidos sensores y detectores que miden cambios muy pequeños ".
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