Imágenes espectroscópicas de capas alternas de lantano estroncio manganita y titanato de estroncio. A y C son mapas de lantano, y B y D son mapas de colores falsos con titanio (rojo) y manganeso (verde) extraídos de las imágenes del espectro. La capa que crece con un tamaño de punto láser más pequeño muestra interfaces menos abruptas y un defecto, marcado por una flecha blanca. Imagen:Lena Fitting Kourkoutis / Muller lab
(PhysOrg.com) - Utilizando espectroscopia de vanguardia en resoluciones atómicas, Los investigadores han descubierto cómo cultivar películas de manganita ultrafinas conservando sus propiedades magnéticas.
Los materiales hacen cosas divertidas a nanoescala. Un complejo de óxido metálico llamado manganita de estroncio de lantano es ferromagnético en grandes cantidades. Pero escalado a un grosor nanométrico, se convierte en aislante y pierde gran parte de su ferromagnetismo. Mismo material, comportamiento diferente.
Utilizando espectroscopia de vanguardia en resoluciones atómicas, investigadores dirigidos por David A. Muller, profesor de física aplicada e ingeniería, he descubierto por qué sucede esto, y cómo cultivar películas de manganita ultrafinas conservando sus propiedades magnéticas. Perfeccionar esta técnica podría allanar el camino para que las manganitas y otros óxidos reemplacen al silicio en la electrónica de película delgada, almacenamiento de memoria y otras tecnologías.
El trabajo se detalla en un artículo publicado en línea el 14 de junio en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Varios grupos de investigación han cultivado estas capas delgadas antes, y sus resultados sugirieron que hay un espesor crítico de 15 capas atómicas, por debajo de la cual no se podía conseguir conducir, "dijo la asociada postdoctoral Lena Fitting Kourkoutis, el primer autor del artículo. "Pero mostramos que podemos ir mucho más abajo a un puñado de capas atómicas y aún así mantenerlo conduciendo".
La clave es entender cómo llegar a ser perfecto, láminas de manganita sin defectos. La composición química tiene que ser exactamente la correcta, e incluso la más mínima ruptura en la red cristalina de las capas atómicas puede arruinar la conductividad de las películas. Estos defectos no importan tanto a mayor escala.
Para examinar muestras de manganita cultivadas por sus colaboradores en Japón, los científicos utilizaron una técnica llamada espectroscopia de pérdida de energía de electrones, realizado en un microscopio electrónico de transmisión de barrido. Emplearon una técnica (descrita en un artículo de Science de 2008) llamada corrección de aberraciones, lo que les permite una precisión extrema para obtener imágenes de la composición de películas con solo átomos de espesor.
Las manganitas tienen un buen potencial para el campo emergente de la espintrónica, que explota el giro de electrones y el momento magnético de los materiales para su uso en tecnologías de almacenamiento de memoria.
