Fig.1 Resumen de la investigación:Se fabricó una película ultrafina de magnetita de alta calidad sobre una superficie cristalina perfecta del sustrato de crecimiento, que fue tratada con nuestra técnica original de pulido de alta precisión. Al reducir el número de defectos en el sustrato, se podrían lograr las excelentes propiedades de transición inherentes a la magnetita. Crédito:Ai I. Osaka et al.
Desde aplicaciones prácticas, como comunicaciones seguras, hasta cuestiones científicas complejas, como el funcionamiento del cerebro, la informática clásica no siempre está a la altura. Ahora, investigadores de Japón han hecho un descubrimiento que mejorará la tecnología electrónica para aplicaciones tan avanzadas.
En un estudio publicado recientemente en ACS Applied Nano Materials , investigadores de la Universidad de Osaka y socios colaboradores han preparado una película ultrafina de magnetita que hasta ahora no había sido suficientemente ordenada para alcanzar todo su potencial.
La espintrónica es una versión avanzada de la electrónica que utiliza tanto la carga como el espín de los electrones para transferir y almacenar energía. La magnetita, un mineral de óxido de hierro común, puede ser útil para la tecnología de espintrónica debido a sus fascinantes propiedades físicas. Por ejemplo, un estímulo menor puede cambiar rápidamente la funcionalidad de la película de magnetita de un metal a un aislante. Tales funcionalidades dependen críticamente de la cristalinidad de la magnetita. Especialmente para películas ultrafinas utilizadas en aplicaciones de dispositivos, es difícil fabricar magnetita con alta cristalinidad debido a la imperfección de la superficie del sustrato, que es la base de la película delgada. Sin embargo, es difícil preparar una superficie atómicamente ordenada y extremadamente plana sobre un sustrato completo. Superar este desafío mejorando las técnicas convencionales de pulido químico es algo que los investigadores de la Universidad de Osaka intentaron abordar.
Fig.3 Propiedades de transición de una película ultrafina de magnetita de alta calidad. Se observó un claro cambio en la resistividad. Crédito:Ai I. Osaka et al.
"La uniformidad y las propiedades de las películas delgadas dependen de la perfección del sustrato subyacente", explica el autor principal del estudio Ai Osaka. "Las tecnologías convencionales para preparar los sustratos monocristalinos sacrifican la cristalinidad para optimizar la planitud, pero al hacerlo limitan el rendimiento de la película de magnetita superpuesta".
Los investigadores utilizaron una técnica de pulido químico, conocida por su acrónimo CARE, para preparar un sustrato de óxido de magnesio atómicamente plano y altamente ordenado. La magnetita depositada sobre este sustrato ultrasuave exhibe una cristalinidad y propiedades conductivas superiores, en comparación con la depositada sobre un sustrato convencional.
Fig.2 Un esquema de nuestra técnica de pulido original, CARE. La eliminación selectiva de átomos del casco convexo conduce a una superficie atómicamente plana. Crédito:Ai I. Osaka et al.
"El tratamiento CARE del sustrato permitió que la película delgada sufriera un cambio de resistividad dependiente de la temperatura, conocido como la transición de Verwey, de un factor de 5,9", dice la autora principal Azusa Hattori. "Esto no tiene precedentes en grandes áreas, pero es esencial para la implementación".
Estos resultados tienen aplicaciones importantes. Las tecnologías de computación cuántica propuestas pueden basarse en la espintrónica para optimizar los problemas logísticos, bioquímicos y criptográficos que derrotan a la computación clásica. Los investigadores de la Universidad de Osaka han dado un paso importante para permitir que la magnetita sirva como material base para la espintrónica y otros dispositivos electrónicos avanzados, que transformarán la vida y el trabajo en las próximas décadas. Nanohilos de magnetita con transición aislante nítida
