(Phys.org) - Un equipo dirigido por Ho Nyung Lee del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ha descubierto un fenómeno de relajación de la cepa en las cobaltitas que ha eludido a los investigadores durante décadas y puede conducir a avances en las pilas de combustible. sensores magnéticos y una gran cantidad de materiales relacionados con la energía.

El hallazgo, publicado en Nano letras , podría cambiar la sabiduría convencional de que acomodar la deformación inherente durante la formación de películas delgadas epitaxiales implica necesariamente defectos estructurales, dijo Lee, miembro de la División de Ciencia y Tecnología de Materiales del laboratorio del Departamento de Energía. En lugar de, los investigadores encontraron que algunos materiales, en este caso cobaltita, forman patrones atómicos estructuralmente bien ordenados que pueden cambiar sus propiedades magnéticas y minimizar eficazmente el desajuste de tamaño con el sustrato cristalino.

Películas delgadas epitaxiales, utilizado en nanotecnología y fabricación de semiconductores, se crean haciendo crecer una capa de cristal de un material sobre otro de tal manera que las estructuras cristalinas se alineen. El desafío es hacer crecer la película de manera coherente con defectos mínimos, que puede tener un efecto catastrófico en el rendimiento de un material.

"Descubrimos propiedades que no eran evidentes en el cristal, o a granel, formulario, pero en forma de película delgada pudimos ver claramente la estructura reticular ordenada atómicamente de lantano cobaltita, ", Dijo Lee." Con este conocimiento, esperamos poder adaptar las propiedades físicas de un material a muchas tecnologías de la información y la energía ".

Los investigadores estudiaron el material en diferentes estados de deformación utilizando microscopía electrónica de transmisión de barrido complementada con espectroscopía óptica y de rayos X. Usando estos instrumentos, los científicos pudieron ver un comportamiento de relajación de la tensión no convencional que producía patrones de celosía en forma de franjas. El resultado es un material con propiedades magnéticas útiles y muy adecuado para sensores y conductores iónicos utilizados en, por ejemplo, baterías.

Este descubrimiento y la capacidad de diseñar la estructura de los materiales podrían conducir a materiales de cátodos avanzados en pilas de combustible de óxido sólido y baterías que se pueden cargar mucho más rápido.

"Dado que las cobaltitas son candidatos prometedores para sensores magnéticos, conductores iónicos y catalizadores de superficie, este descubrimiento proporciona una nueva comprensión que se puede utilizar para la sintonización artificial del magnetismo y las actividades iónicas, "Dijo Lee.