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    El descubrimiento de la transición de fase abre la puerta a nuevos dispositivos electrónicos

    Evolución de la temperatura de los dominios aislantes a lo largo de la transición metal-aislante. Durante cada ciclo térmico, los dominios aislantes se nuclean y crecen al enfriarse, mientras que desaparecen gradualmente con el calentamiento. Barra de escala:1 micrómetro. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft

    Un grupo de científicos europeos dirigido por investigadores de TU Delft ha descubierto cómo las transiciones de fase se propagan a través de materiales llamados niquelatos. El descubrimiento mejora nuestra comprensión de estos materiales novedosos, que potencialmente se puede utilizar en la electrónica del futuro.

    Al hervir agua, Probablemente haya notado que las burbujas comienzan a aparecer alrededor de los bordes. Las transiciones de fase siempre se originan donde las condiciones son más favorables, en puntos llamados centros de nucleación. En el caso del agua, los centros de nucleación son los bordes de la olla. Cómo aparecen los centros de nucleación a nanoescala, sin embargo, ha sido desconocido hasta ahora.

    Giordano Mattoni, un candidato a doctorado en TU Delft, dirigió una colaboración de científicos de cinco instituciones europeas diferentes cuyo objetivo era obtener una comprensión fundamental de cómo se propagan las transiciones de fase en una nueva clase de materiales de estado sólido llamados niquelatos. En el tipo específico de niquelato que investigaron Mattoni y sus colegas, la transición de fase es dual. Cuando cambia la temperatura del material, tanto las propiedades electrónicas como las magnéticas de los materiales cambian con él.

    El hecho de que la transición de fase sea dual en este material ya era bien conocido. Pero hasta ahora No estaba claro cómo ocurrió la transición y qué factores influyeron en el proceso a nanoescala. Usando luz de rayos X ajustada con precisión como una herramienta de aumento para su microscopía, Mattoni y sus colegas pudieron observar la transición del estado sólido del estado metálico al aislante en tiempo real. Descubrieron que cuando el material se enfría, Los nano-dominios aislantes comienzan a aparecer gradualmente, hasta que el material se cubra con diminutos, rayas aislantes. "Sin una microscopía de tan alta resolución, hubiera sido imposible ver estos dominios, "Dice Mattoni.

    Evolución en tiempo real de los dominios aislantes a lo largo de la transición metal-aislante.

    Para su investigación, Mattoni y sus colegas depositaron la película delgada de niquelato sobre un sustrato. La forma en que el material pasó de metal a aislante, resulta, estaba ligado a la forma de la superficie del sustrato, que en este caso parecía una terraza de arroz. Si la superficie tuviera agujeros cuadrados, por ejemplo, los dominios habrían tenido forma de cuadrados. "Y dado que podemos dar forma a la superficie del sustrato, podemos influir en la forma de los dominios aislantes, "dice Mattoni.

    La investigación adicional de Mattoni implicará el uso de un láser para obligar al material a cambiar de fase casi instantáneamente. La idea es tener nanoestructuras en las que tanto el magnetismo como la conductividad se puedan encender y apagar casi instantáneamente. La electrónica potencial del futuro podría, por ejemplo, utilice estructuras de niquelato como transistores ultrarrápidos controlados por luz. A la larga, este descubrimiento puede incluso conducir a la electrónica que imita las redes neuronales del cerebro humano.

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