Una representación de la estructura cristalina del mineral kotoite. Los átomos de oxígeno son rojos, y los átomos de magnesio se encuentran en los centros del octaedro verde. Los átomos de boro se encuentran en los centros de los triángulos azules que conectan los átomos de oxígeno. Imagen:Derek Stewart
(PhysOrg.com) - El investigador Derek Stewart dice que la kotoita mineral podría ser un aislante ideal para dispositivos de almacenamiento de memoria llamados uniones de túnel magnético.
Los avances en electrónica a menudo son el resultado de encontrar el material adecuado para un dispositivo, como el tungsteno en las bombillas o el silicio en los transistores. Ahora, un científico de Cornell cree que la kotoita mineral podría ser un aislante ideal para dispositivos de almacenamiento de memoria llamados uniones de túnel magnético, encontrado en computadoras, teléfonos móviles y sensores de campo magnético.
La obra, basándose en investigaciones previas de otros científicos de Cornell, es publicado por Derek Stewart, el asociado de investigación computacional de Cornell NanoScale Science and Technology Facility, en la edición en línea del 17 de diciembre de Nano letras (que aparecerá más tarde en forma impresa).
Las uniones de túnel magnético están hechas de un sándwich de dos imanes, típicamente a base de hierro, con un óxido en el medio de solo nanómetros de espesor. Los electrones hacen un "túnel" entre los dos imanes, y el óxido filtra la información de los estados de espín de los electrones para crear lo que se llama memoria no volátil, que no requiere electricidad para almacenar información. Estas uniones también se utilizan como sensores magnéticos muy sensibles o cabezas lectoras para discos duros. dado que las corrientes del dispositivo dependen de la orientación relativa de los polos magnéticos de las capas de hierro.
Investigadores de Cornell, incluido Robert Buhrman, el profesor de ingeniería John Edson Sweet, y Dan Ralph, el profesor de física Horace White, han estado a la vanguardia de esta tecnología durante varios años.
En la industria de hoy, la mayoría de las uniones de túneles magnéticos utilizan óxido de aluminio como aislante. Pero en laboratorios de todo el mundo, El óxido de magnesio se está probando como aislante de próxima generación, porque su estructura de cristal cúbico encaja bien con los cables metálicos, permitiendo un filtrado más eficiente de electrones. John Read, un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Buhrman (ahora un asociado postdoctoral en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología), descubrió por accidente que el elemento boro, que había utilizado en Cornell mientras fabricaba uniones de túneles magnéticos para ayudar a suavizar las interfaces del material, estaba goteando en los aisladores y formando un cristal, en lugar de difundirse como se esperaba. Sin embargo, los dispositivos aún funcionaban.
Curioso, el equipo aprovechó la experiencia computacional de Stewart para trabajar hacia atrás y averiguar qué material específico pudo haberse creado inadvertidamente entre los dos imanes como resultado de la contaminación por boro.
Los cálculos funcionales de densidad llevaron a Stewart a kotoite (Mg 3 B 2 O 6 ), un óxido de magnesio que también tiene dos átomos de boro, que encaja bien con la química de los imanes, permite un buen filtrado de electrones, y tiene una forma de cristal ligeramente diferente a la del óxido de magnesio simple (MgO). También demostró que la forma cristalina del mineral - ortorrómbica, a diferencia de la simetría cúbica del óxido de magnesio, podría conducir a un filtrado de espín de electrones aún mejor.
"Derek hizo un hermoso trabajo al demostrar que los argumentos de simetría que uno hace para el óxido de magnesio se pueden demostrar para [kotoite], "Leer dijo.
