Puolijohteet saavat magneettisen sysäyksen

Kalifornian NanoSystems-instituutin johtama tutkimusryhmä UCLA:ssa julkisti uuden menetelmän magneettisten elementtien yhdistämiseksi puolijohteisiin.

Tutkijat osoittivat kyvyn tuottaa puolijohdemateriaaleja, jotka sisältävät jopa 50 % magneettisia atomeja, kun taas nykyiset menetelmät rajoittuvat usein enintään 5 %:n magneettisten atomien pitoisuuteen.

Prosessiaan käyttämällä tiimi loi yli 20 uuden materiaalin kirjaston, jossa yhdistettiin magneettisia alkuaineita, kuten kobolttia, mangaania ja rautaa, erilaisiin puolijohteisiin.

Tutkimus osoitti myös, että uutta strategiaa voitaisiin käyttää magneettisten elementtien sisällyttämiseen suprajohteisiin, jotka ovat materiaaliluokka, jonka läpi elektronit voivat kulkea ilman vastusta tietyissä olosuhteissa. Muissa kokeissa magneettisia atomeja lisättiin topologisiin eristeisiin, jotka ovat aineita, jotka käyttäytyvät eristeinä sisätiloissaan, mutta sallivat elektronien virtauksen vapaasti pinnallaan.

Atomikuvantamista ja magnetisaatiomittauksia sisältäneissä testeissä tutkijat löysivät todisteita siitä, että suprajohteilla ja topologisilla eristeillä valmistetut uudet materiaalit säilyttivät eksoottiset ominaisuutensa samalla kun ne kehittivät uutta magneettista käyttäytymistä.

Erityisesti tiimin prosessi voisi tarjota monipuolisen materiaalialustan tulevaisuuden spintronisille raketeille, jotka pystyvät parempaan kuin nykyelektroniikka ja joilla on ylivoimainen energiatehokkuus.

Eksoottiset materiaalit, jotka yhdistävät puolijohde- tai suprajohdeominaisuudet magnetismiin, voisivat myös auttaa nostamaan kvanttitietokoneiden toimintalämpötilaa käytännöllisemmälle tasolle – toisin kuin nykyiset järjestelmät, jotka vaativat erittäin kylmiä olosuhteita.

Tutkimuksellisesti he toteuttivat; Kationinvaihtomenetelmän viritettäville magneettisille interkalaatiosuperhiloille. Eli he raportoivat yleisestä kaksivaiheisesta interkalaatio- ja kationinvaihtostrategiasta, jolla tuotetaan kirjasto erittäin järjestäytyneitä magneettisia interkalaatiosuperhiloja (MISL), joilla on viritettävä magneettinen järjestäytyminen.

Perustutkimuksessa käytettävinä nämä uudet puolijohteita ja magnetismia yhdistävät materiaalit voisivat auttaa parantamaan ymmärrystä paitsi edistyneen teknologian myös luonnon taustalla olevista perusvoimista ja vuorovaikutuksista.

Aiheesta aiemmin:

Magnetismi kohtaa topologian suprajohtimen pinnalla