Elektroniikkaa oksideilla

Kompleksiset oksidit ovat pitkään vietelleet materiaalitieteiden yhteisöä lupauksena uudenlaisesta energia- ja tietotekniikasta tulevaisuudessa.

Kompleksisissa oksidikiteissä yhdistyvät happiatomien kanssa tietyt metallit tuottaen epätavallisia ja erittäin toivottavia ominaisuuksia. Koska niiden elektronit ovat vahvasti vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa, ne ovat monipuolisia.

Tällaiset oksidit voivat esiintyvät eristeinä, metalleina, magneetteina ja suprajohtimina. Ne voivat kytkeytyä tiiviisti erilaisiin fyysisiin ominaisuuksiin, kuten stressi ja rasitus, magnetismi ja magneettinen järjestys, sähkökenttä ja polarisaatio.

Kuten nimikin vihjaa aihe tuottaa monimutkaisuudessaan uusia yllätyksiä.

Oak Ridge National Laboratoryn Albina Borisevichin johtama kansainvälinen projekti teki vastikään uuden yllättävän löydön. Sen mukaan sähkökenttä voi ohjailla hapen diffuusiota monimutkaisista oksideista muokattujen ohutkalvojen rajapinnoilla.

Ilmiötä voidaan käyttää perustana suunnitella uusia elektronisia laitteita, jotka käyttävät sekä elektroneja että ioneja.

Havainnolla voisi olla käyttöä sähkökenttään perustuvassa datan tallennuksessa, joka olisi energiatehokkaampi kuin nykypäivän magneettinen tallennus. Siitä voisi tuottaa myös tehokkaampia polttokennoja, jotka muuttavat varattujen atomien tai ionien pitoisuutta kemiallisille reaktioille keskeisissä, paikoissa.

Tutkijat havaitsivat vaikutuksen ferrosähköissä materiaaleissa, joilla on vaihtokytkettävä sähköinen polarisaatio tai epäsymmetrinen jakautuminen positiivisista ja negatiivisista sähköisistä varauksista.

Kun ferrosähköinen on liittynyt toisen aineen kanssa, polarisaatio aiheuttaa varausten kertymää rajapintaan. Kertymän merkistä (positiivinen tai negatiivinen) riippuen se käyttäytyy eri tavalla. Merkin muutoksen myötä myös muokattujen kemiallisten lajien fyysinen luonne muuttuu.

Erityisesti ionisille ilmiöille syntyy tärkeä rooli mikä avaa polun uusille laitekonsepteille. Esimerkiksi joskus insinöörit voivat suunnitella laitteita, joissa ionit manipuloivat sähköistä vastetta tai päinvastoin toteavat tutkijat laboratorionsa tiedotteessa.