Racimos de óxido de cromo, compuesto por átomos de cromo y oxígeno, son apreciados por sus propiedades eléctricas únicas, que permiten un ajuste fino de su conductancia. La adición de átomos de oxígeno a los grupos de cromo aumenta sus propiedades metálicas. Crédito:Scott Sayres
Si eres lo suficientemente mayor es posible que todavía tenga una caja de casetes o cintas VHS por ahí. Estos dispositivos de almacenamiento fueron populares en las décadas de 1970 y 1980, pero desde entonces han caído en desuso, reemplazado por CD y otros medios digitales.
Ahora, los investigadores están revisando los óxidos de cromo, compuestos químicos magnéticos que alguna vez se usaron para recubrir las superficies de tales cintas.
En un nuevo estudio, Scott Sayres y Jacob García, investigadores del Centro de Biodiseño de ASU para el Descubrimiento Estructural Aplicado y la Escuela de Ciencias Moleculares de ASU, utilice espectroscopía de masas y pulsos láser ultrarrápidos para interrogar a los óxidos de cromo con un detalle sin precedentes.
"Se sabe que los óxidos de cromo tienen propiedades magnéticas y electrónicas realmente interesantes, ", dice Sayres." Son un material único que no se comprende bien a nivel molecular ". Uno de los hallazgos sorprendentes del estudio actual es que agregar átomos de oxígeno a los compuestos de cromo aumenta sus propiedades metálicas y estas alteraciones pueden controlarse con mucha precisión .
Los resultados abren la puerta a una nueva generación de productos electrónicos que pronto alcanzarán la escala más pequeña posible. permitiendo el diseño de sintonizables, componentes de tamaño molecular que podrían aumentar enormemente las capacidades de procesamiento y almacenamiento en nuevos dispositivos.
Los resultados, que aparecen en el número actual de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense ( JACS ), describir el comportamiento de grupos de átomos de óxido de cromo, que se puede ajustar para alterar su conductancia eléctrica, comportándose diversamente como conductores de electricidad en forma de alambre, semiconductores o aislantes, dependiendo del número de átomos de oxígeno presentes.
Estas innovaciones son parte de un cambio continuo en la electrónica conocido como espintrónica. Mientras que los dispositivos electrónicos convencionales controlan el flujo de carga eléctrica, la espintrónica también aprovecha el giro, una propiedad cuántica de los electrones, potencialmente permitiendo una capacidad de almacenamiento y una velocidad de transferencia de datos mucho mayores.
La idea básica se abrió camino en los primeros productos de consumo a fines de la década de 1990 en forma de discos duros magnéticos de computadora que cuentan con varios cientos de veces la capacidad de almacenamiento de sus predecesores.
Los óxidos de cromo son particularmente adecuados para tales aplicaciones debido a su alta polaridad de giro, una medida del rango de estados de conductancia que pueden asumir los grupos de cromo, basado en el número de átomos de oxígeno (o estado de oxidación).
Conocido como medio metal, El óxido de cromo es un compuesto inorgánico compuesto por átomos de oxígeno y cromo, que se combinan para formar una estructura cristalina. El término semimetal alude al hecho de que sus propiedades eléctricas pueden transformarse entre un comportamiento metálico de alta conductancia y un comportamiento aislante de baja conductancia. dependiendo de su configuración electrónica.
En el estudio actual, se utiliza un láser de femtosegundos como cámara para observar el movimiento de los electrones en estado excitado, capturar eventos dinámicos que tienen lugar en una escala de tiempo de femtosegundos, o una millonésima de mil millonésima de segundo. A medida que se agregaron átomos de oxígeno a los grupos de cromo, Se observaron las sutiles transiciones entre propiedades aislantes y conductoras metálicas.
"Hemos tratado de tomar los bloques de construcción más pequeños posibles de óxido de cromo y cambiarlos átomo por átomo, "Dice Sayres. Los resultados muestran que las propiedades generales del óxido de cromo todavía existen a una escala extremadamente pequeña". Esto significa que podemos fabricar nuevos dispositivos con cantidades muy pequeñas de material y aún tener estas excitantes propiedades electrónicas que los óxidos de cromo son conocido por."
Además de una nueva generación de dispositivos electrónicos familiares, La espintrónica basada en óxido de cromo puede ayudar a allanar el camino para la computación cuántica.
