Esplora un materiale unico con proprietà regolabili

I gruppi di ossido di cromo, composti da atomi di cromo e ossigeno, sono molto apprezzati per le loro proprietà elettriche uniche, che consentono di regolare con precisione la loro conduttività. L’aggiunta di atomi di ossigeno ai gruppi di cromo aumenta le loro proprietà metalliche. Credito: Scott Cyrus

Se sei abbastanza grande, potresti avere ancora una scatola di cassette o nastri VHS. Questi dispositivi di archiviazione erano popolari negli anni ’70 e ’80, ma da allora sono diminuiti, sostituiti da CD e altri media digitali.


Ora, i ricercatori stanno dando una nuova occhiata agli ossidi di cromo, i composti chimici magnetici usati un tempo per rivestire le superfici di questi nastri.

In un nuovo studio, Scott Cyrus e Jacob Garcia, ricercatori del Center for Applied Structural Discoveries dell’Arizona State University e della Arizona State University School of Molecular Sciences, hanno utilizzato la spettroscopia di massa e impulsi laser ultraveloci per interrogare gli ossidi di cromo con dettagli senza precedenti.

“Gli ossidi di cromo sono noti per avere un effetto magnetico davvero interessante Proprietà elettronicheSayers dice. È una sostanza davvero unica e non è ben compresa a livello molecolare. “Uno dei risultati sorprendenti dell’attuale studio è che l’aggiunta di atomi di ossigeno ai composti di cromo aumenta le loro proprietà metalliche e questi cambiamenti possono essere molto sottili e controllati.

I risultati aprono le porte a una nuova generazione di elettronica che potrebbe presto raggiungere la scala più piccola possibile, consentendo la progettazione di componenti sintonizzabili di dimensioni molecolari che potrebbero aumentare notevolmente le capacità di elaborazione e archiviazione di nuovi dispositivi.

I risultati che appaiono nell’attuale numero di Giornale della Società Chimica Americana (Jack), descrivono il comportamento dei gruppi cromo ossido Atomi, che possono essere sintonizzati per modificare connessione elettrica, si comportano diversamente come conduttori filiformi di elettricità, semiconduttori o isolanti, a seconda del numero di atomi di ossigeno presenti.

Queste innovazioni fanno parte di un continuo cambiamento nell’elettronica noto come spintronica. Mentre i dispositivi elettronici convenzionali controllano il flusso di cariche elettriche, l’x-elettronica sfrutta anche lo spin, una proprietà quantistica degli elettroni, che potrebbe consentire una maggiore capacità di archiviazione e una trasmissione dei dati più rapida.

L’idea di base ha trovato la sua strada nei primi prodotti di consumo alla fine degli anni ’90 sotto forma di dischi rigidi magnetici per computer con una capacità di archiviazione centinaia di volte superiore ai loro predecessori.

Gli ossidi di cromo sono particolarmente indicati per tali applicazioni a causa della loro elevata polarità di spin, che è una misura dell’intervallo di conducibilità che i gruppi di cromo possono assumere, in base al numero di atomi di ossigeno (o stato di ossidazione).

L’ossido di cromo, noto anche come semimetallo, è un composto inorganico composto da ossigeno e cromo atomi, che si combinano per formare una struttura cristallina. Il termine semimetallo si riferisce al fatto che le sue proprietà elettriche possono passare dal comportamento di un metallo ad alta conduzione a quello di un dielettrico a bassa conduzione, a seconda della sua configurazione elettronica.

Nello studio attuale, a laser a femtosecondi Come una telecamera per monitorare il movimento degli elettroni dello stato eccitato, catturando eventi dinamici che si verificano su una scala temporale di femtosecondi, o milionesimi di miliardesimo di secondo. come atomi di ossigeno Sono stati aggiunti ai gruppi di cromo e sono state osservate sottili transizioni tra proprietà isolanti e proprietà di conduzione metallica.

“Abbiamo cercato di prendere gli elementi costitutivi più piccoli possibili di ossido di cromo e cambiarli da atomo in atomo”, afferma Cyrus. I risultati hanno mostrato che le grandi proprietà dell’ossido di cromo esistono ancora su scala molto ridotta. “Ciò significa che possiamo realizzare nuovi dispositivi con quantità molto piccole di materiale e avere ancora queste eccitanti proprietà elettroniche per cui sono noti gli ossidi di cromo”.

Oltre a una nuova generazione di dispositivi elettronici familiari, cromo L’elettronica x basata sull’ossido può aiutare a spianare la strada all’informatica quantistica.


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maggiori informazioni:
Jacob M. Garcia et al, Eccesso di metalli allo stato eccitato in cromo neutro2Sui gruppi (n Journal of American Chemical Society (2021). doi: 10.1021/jacs.1c07275

la citazione: Esplorazione di un materiale unico con proprietà sintonizzabili (2021, 14 settembre) Estratto il 14 settembre 2021 da https://phys.org/news/2021-09-exploring-unique-material-tunable-properties.html

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