Blyfri magnetiske perovskitter

Forskere ved Linköpings Universitet, Sverige, arbejder med perovskite-materialefamilien, har udviklet en optoelektronisk magnetisk dobbeltperovskit. Opdagelsen åbner mulighed for at koble spintronik med optoelektronik til hurtig og energieffektiv informationslagring.

Perovskites udgør en familie af materialer med mange interessante egenskaber:De er billige at fremstille, har fremragende lys-emitterende egenskaber og kan skræddersyes til flere applikationer. Forskere har indtil nu koncentreret sig om at udvikle varianter til solceller, lysdioder og hurtig optisk kommunikation. Perovskitter kan bestå af mange forskellige organiske og uorganiske stoffer, men de er defineret af deres specielle kubiske krystalstruktur. En type perovskit, der indeholder halogener og bly, har for nylig vist sig at have interessante magnetiske egenskaber, åbner muligheden for at bruge det i spintronics.

Spintronics er det felt, hvori information lagres om en partikels rotationsretning (dens spin), ikke kun dens ladning (plus eller minus). Spintronics menes at have et stort potentiale for den næste generation af informationsteknologi, da information kan overføres ved højere hastigheder og med lavt energiforbrug. Det viste sig, imidlertid, at de magnetiske egenskaber af halogenidperovskitter indtil nu kun har været forbundet med blyholdige perovskitter, hvilket har begrænset udviklingen af ​​materialet af både sundhedsmæssige og miljømæssige årsager.

Forskerne ved Linköpings Universitet har nu, sammen med en stor gruppe kolleger i Sverige, Tjekkiet, Japan, Australien, Kina og USA, og ledet af professor Feng Gao fra LiU, formået at skabe ufarlig perovskit-legering, og producere en magnetisk dobbelt perovskit.

De viser i en artikel i Videnskabens fremskridt at magnetiske jernioner, Fe ₃ ⁺ , er inkorporeret i en tidligere kendt dobbelt perovskit med interessante optoelektroniske egenskaber og bestående af cæsium, sølv, vismut og brom, Cs ₂ AgBiBr ₆ .

Forskerne har i forsøg vist, at det nye materiale har en magnetisk respons ved temperaturer under 30 K (-243,15 °C).

"Dette er foreløbige eksperimenter fra en sonderende undersøgelse, og vi er ikke helt sikre på oprindelsen af ​​den magnetiske reaktion. Vores resultater, imidlertid, tyder på, at det sandsynligvis skyldes en svag ferromagnetisk eller anti-ferromagnetisk respons. Hvis så, vi har en hel klasse af nye materialer til fremtidens informationsteknologi. Men der er brug for mere forskning, ikke mindst for at opnå de magnetiske egenskaber ved højere temperaturer, " siger Feng Gao.

"Perovskites er spændende materialer, og de har et enormt potentiale til brug i fremtidige produkter, der har brug for billig og hurtig overførsel af information, " han siger.