Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Tynn film produserer ny kjemi i nanoreaktor '

Anonim

Fysikere ved Universitetet i Groningen ledet av professor i funksjonelle nanomaterialer Beatriz Noheda har oppdaget en ny manganforbindelse som er produsert av spenning i krystallstrukturen av terbiummanganoksyd. Teknikken de brukte til å lage dette nye materialet, kunne åpne veien til nye nanoskala kretser. Deres funn ble publisert 20. november 2014 i tidsskriftet Nature .

annonse


Forskerne vokste et meget tynt lag (ikke mer enn noen få dusin atomer tykk) av terbium manganoksydkrystallet på et tykkere grunnlag av strontiumtitanoksid. Dette grunnlaget påvirker veksten av tynnlaget. Når deler av voksende krystall møtes, utvikles et grensesnitt eller "domenevegg", og krystallstrukturen kommer under strekkspenning i denne veggen.

Nanoreactor

For noen år siden forsøkte materialforskere når de laget meget tynne lag å forhindre at domenet vegger oppstår på grunn av dette strekkspenningen. 'Domenemurer ble sett på som forurensning', sier Noheda. Da ble det klart at spenningen i krystallstrukturen faktisk investerte materialet med nye egenskaper, og som det nå har blitt tydelig, kan domenemuren bli en nanoskala kjemisk reaktor.

vegger

Groningenforskerne har fått stor kompetanse i å kontrollere hvor mange domenevegger som utvikles. Sammensetningen av basislaget påvirker dette, for eksempel, og jo tynnere krystalllaget, jo større antall vegger som oppstår.

"Ved siden av å kontrollere hvor mange vegger som er blitt utviklet, var en ytterligere stor utfordring å analysere nøyaktig hva som skjer i en vegg, da dette vanligvis bare er et atom tykt, sier Noheda. En måte å analysere materialet på veggen er å sammenligne prøver som omfatter forskjellige antall vegger. Forskerne så at jo flere vegger det var, desto mer magnetisk var materialet. 'Direkte observasjon av et magnetfelt er ikke mulig på atomskala, særlig ikke i en isolator', sier Noheda.

Zigzag linje

En avansert kjemisk analyse med atomoppløsning ble brukt til å vise at sammensetningen av krystallet i veggene var forandret: på bestemte steder hadde et manganatom tatt plass til et større terbiumatom. Terbiumatomet danner en slags sikksaglinje i krystallstrukturen. To motsatte zigzags møtes i domenet veggen, noe som forårsaker at noen av terbiumatomer kommer inn i svært nærhet. 'Dette skaper betydelig spenning, terbiumatomet forsvinner fra krystallet, og et mindre manganatom tar sin plass, ' forklarer Noheda.

Ny kjemi

I motsetning til den normale krystallet gjør denne ekstra mangan veggen magnetisk. Professor i Teoretisk Fysikk Maxim Mostovoy ved Universitetet i Groningen modellerte magnetismen, og hans resultater samsvarer med forsøksresultater: "Et bindemiddel som ennå ikke er beskrevet, forekommer mellom fem manganatomer. Vi ser derfor ny kjemi i domenemuren. ' Dette gjør domenemuren til en slags nanoskala kjemisk reaktor. 'Og vi mistenker at denne typen nye bånd vil forekomme i alle krystaller med denne zigzag-strukturen.'

Noheda håper i videre forskning for å generere vegger med potensial til å danne kretser. Mindre kretser av bare noen få atomer i størrelse kan da utvikles. "Men jeg håper også at kjemikere vil sette på jobb på disse nanoreaktorer."

ZIAM

Beatriz Noheda og Maxim Mostovoy arbeider begge ved Zernike Institutt for Avanserte Materialer (ZIAM), en del av Groningen Fakultet for matematikk og naturvitenskap. ZIAM er et topp nasjonalt forskningsinstitutt.

Nohedas forskning finansieres av NanoNextNl, et konsortium på 130 partnere, blant annet universiteter, medlemmer av næringslivet og myndighetene som samarbeider innen mikroteknologi og nanoteknologi, og av FOM, Stiftelsen for grunnforskning på saken.

annonse



Historie Kilde:

Materialer fra Rijksuniversitetet . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. S. Farokhipoor, C. Magén, S. Venkatesan, J. Íñiguez, CJM Daumont, D. Rubi, E. Snoeck, M. Mostovoy, C. de Graaf, A. Müller, M. Döblinger, C. Scheu, B. Noheda. Kunstig kjemisk og magnetisk struktur på domenet vegger av et epitaksialoksid . Nature, 2014; 515 (7527): 379 DOI: 10, 1038 / nature13918