Højtryksforskere opdager lovende materiale til informationsteknologi

Forskere ved University of Bayreuth har opdaget et usædvanligt materiale:Når det køles ned til to grader celsius, dets krystalstruktur og elektroniske egenskaber ændrer sig brat og markant. I denne nye tilstand, afstandene mellem jernatomer kan skræddersys ved hjælp af lysstråler. Dette åbner spændende muligheder for anvendelse inden for informationsteknologi. Forskerne har præsenteret deres opdagelse i tidsskriftet Angewandte Chemie—International Edition . De nye resultater er resultatet af tæt samarbejde med partneringfaciliteter i Augsburg, Dresden, Hamborg, og Moskva.

Materialet er en usædvanlig form for jernoxid med formlen Fe₅O6. Forskerne producerede det ved et tryk på 15 gigapascal i et højtrykslaboratorium ved det bayerske forskningsinstitut for eksperimentel geokemi og geofysik (BGI) baseret på University of Bayreuth. Hvis temperaturen falder til to grader Celsius, som det kan findes i et husholdnings -køleskab, der er temmelig koldt, der opstår en pludselig strukturændring:jernioner, som er spændt sammen i lange kæder ved højere temperaturer, omarrangerer sig selv i par i stedet. To jernioner danner en binding mellem hinanden, som kun består af en enkelt delt elektron.

Anvendelse af lysstråler selektivt fra en ekstern kilde kan gribe ind i dannelsen af ​​denne nye krystalstruktur. Hvis de har en passende bølgelængde, de er i stand til at bryde bindingen mellem to bestemte jernioner:ionparret deler sig. Som resultat, de enkelte jernioner begynder at bevæge sig noget rundt, hvilket betyder deres afstand til hinanden og deres fysiske tilstand ændres. "Denne målrettede påvirkning af atomafstand ved køleskabstemperaturer, som er lette at opnå industrielt, har et stort potentiale for anvendelse i IT -sektoren. Den kan bruges, for eksempel, i kvantecomputere, til opbevaringselementer, der kun måler nogle få nanometer, eller for lige så små switches, "forklarer Dr. Sergey Ovsyannikov fra BGI, første forfatter til publikationen.

Syntesen og undersøgelsen af ​​jernoxid Fe₅O₆ er af grundlæggende betydning for at tydeliggøre forholdet mellem krystalstrukturen af ​​jernoxider og deres fysiske egenskaber. Dette er en yderligere konklusion af undersøgelsen, der nu er offentliggjort. Interessant nok, afstanden mellem jernionerne, som er spændt sammen i kæder ved normale omgivelsestemperaturer, synes at bestemme ved præcis hvilken lavere temperatur den førnævnte pludselige strukturelle ændring finder sted, og de resulterende nye egenskaber opstår. "Disse fund giver et værdifuldt grundlag for at udvikle nye materialer til informationsteknologi, " siger prof. dr. Leonid Dubrovinsky fra BGI, der koordinerede forskningsarbejdet.

Den betydelige strukturændring, som forskere nu har opdaget i jernoxid Fe₅O₆, er i fysikken kendt som "Verwey-ladningsordensovergangen." Indtil nu, sådan en temperaturafhængig overgang, som er ledsaget af en ændring i elektroniske og andre egenskaber, kun var blevet grundigt undersøgt i jernoxid Fe₃O4. I dette materiale, imidlertid, ændringerne sker først, når temperaturen falder til minus 153 grader celsius. Ved denne overgangstemperatur, enhver applikation til informationsteknologi ville være vanskelig at implementere.