Recherche d’un matériau unique aux propriétés ajustables


Un matériau unique aux propriétés ajustables est à l'étude dans une nouvelle étude

Les clusters d’oxyde de chrome, composés d’atomes de chrome et d’oxygène, sont appréciés pour leurs propriétés électriques uniques qui permettent d’affiner leur conductivité. L’ajout d’atomes d’oxygène amas de chrome augmente leurs propriétés métalliques. Crédit photo : Scott Sayres

Lorsque vous serez assez vieux, vous aurez peut-être encore une boîte de cassettes ou de cassettes VHS qui traîne. Ces périphériques de stockage étaient populaires dans les années 1970 et 1980, mais n’ont plus été utilisés depuis et ont été remplacés par des CD et d’autres supports numériques.

Aujourd’hui, les chercheurs jettent un nouveau regard sur les oxydes de chrome, des composés chimiques magnétiques qui étaient autrefois utilisés pour revêtir les surfaces de ces bandes.

Dans une nouvelle étude, Scott Sayres et Jacob Garcia, chercheurs du Biodesign Center for Applied Structural Discovery de l’ASU et de la School of Molecular Sciences de l’ASU, utilisent la spectroscopie de masse et des impulsions laser ultrarapides pour examiner les oxydes de chrome avec des détails sans précédent.

« Il est bien connu que les oxydes de chrome ont des propriétés magnétiques et électroniques très intéressantes », explique Sayres. « Ils sont un matériau très qui est mal compris au niveau moléculaire. » L’une des découvertes surprenantes de la présente étude est que l’ajout d’atomes d’oxygène aux composés du chrome augmente leurs propriétés métalliques et que ces changements peuvent être contrôlés très précisément.

Les résultats ouvrent la porte à un nouveau type d’électronique qui pourrait bientôt atteindre la plus petite échelle possible et permettre la conception de composants accordables de taille moléculaire qui pourraient augmenter considérablement les capacités de traitement et de stockage dans les nouveaux appareils.

Les résultats présentés dans la présente édition du Journal de l’American Chemical Society (JACS).

De telles innovations s’inscrivent dans une évolution constante de l’électronique connue sous le nom de spintronique. Alors que les dispositifs électroniques conventionnels contrôlent le flux de charge électrique, la spintronique utilise également le spin, une propriété quantique des électrons, qui permet éventuellement une capacité de stockage et une vitesse de transmission des données bien plus importantes.

L’idée de a trouvé sa place dans les premiers produits de consommation à la fin des années 1990 sous la forme de disques durs magnétiques informatiques, qui ont plusieurs centaines de fois plus de capacité de stockage que leurs prédécesseurs.

Les oxydes de chrome sont particulièrement bien adaptés à de telles applications en raison de leur polarité de spin élevée, une mesure de la plage d’états de conductivité que les clusters de chrome peuvent assumer en fonction du nombre d’atomes d’oxygène (ou état d’oxydation).

L’oxyde de chrome est connu comme un semi-métal et est un composé inorganique d’atomes d’oxygène et de chrome qui se combinent pour former une structure cristalline. Le terme semi-métal indique que ses propriétés électriques peuvent basculer entre un comportement métallique à haute conductivité et un comportement isolant à faible conductivité, en fonction de la configuration électronique.

Dans la présente étude, un laser femtoseconde est utilisé comme caméra pour observer le mouvement des électrons à l’état excité et capturer des événements dynamiques qui se déroulent sur une échelle de temps femtoseconde, ou un millionième de milliardième de seconde. Lorsque des atomes d’oxygène ont été ajoutés aux amas de chrome, de fines transitions entre les propriétés isolantes et conductrices métalliques ont été observées.

« Nous avons essayé de prendre les éléments constitutifs les plus petits possibles de l’oxyde de chrome et de les changer par atome », explique Sayres. Les résultats montrent que les propriétés en vrac de l’oxyde de chrome sont encore présentes à une échelle extrêmement petite. « Cela signifie que nous pouvons fabriquer de nouveaux appareils à partir de très petites quantités de matériau tout en conservant les propriétés électroniques passionnantes pour lesquelles les oxydes de chrome sont connus. »

En plus d’une nouvelle génération de dispositifs électroniques bien connus, la spintronique à base d’oxyde de chrome pourrait aider à ouvrir la voie à l’informatique quantique.


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Plus d’information:
Jacob M. Garcia et al., Augmentation de la métallicité à l’état excité en Cr neutre2Via Cluster (n Journal of the American Chemical Society (2021). DOI: 10.1021/jacs.1c07275

Fourni par l’Université d’État de l’Arizona

Citation: Explorer un matériau unique avec des propriétés accordables (2021, 14 septembre), consulté le 14 septembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-09-exploring-unique-material-tunable-properties.html

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