Forskere finder ud af, at røntgenstråler kan forårsage reversible modstandsændringer

(Phys.org) — Normalt, når vi tænker på en enhed, der har defekter, det betyder, at det er tid til at smide det ud. Imidlertid, til flere typer materialer, ufuldkommenheder er det, der faktisk får dem til at fungere i første omgang. At finde måder at kontrollere defekter i et materiale på uden uigenkaldeligt at beskadige det kunne give ny information i jagten på en række forbedrede enheder.

Synkrotron røntgenstråler bruges ofte til at afbilde en lang række forskellige materialer, men de kan også forårsage kemiske ændringer. I en ny undersøgelse, forskere ved det amerikanske energiministeriums Argonne National Laboratory har set på, hvordan et materiales elektriske modstand ændres, når det bestråles med disse højenergi-røntgenstråler.

I forsøget forskerne så på titaniumdioxid, et materiale kendt for at udvise flere resistive tilstande induceret af defekt bevægelse. denne adfærd, kendt som resistiv omskiftning, kunne tilbyde videnskabsmænd en mekanisme, der kan indeholde nøglen til potentielle nye computerhukommelser og endda kunstige neuroner, ifølge Argonne materialeforsker Seungbum Hong, der ledede undersøgelsen sammen med Argonne-fysikeren Jung Ho Kim.

"Det er ikke let at lave en enhed i nanoskala, der skifter pålideligt mellem resistive tilstande, " sagde Hong. "For at designe pålidelige resistive koblingsmaterialer, du skal forstå og kontrollere defekten på nanoskala."

Da titaniumdioxidcellen blev udsat for røntgenstrålerne genereret af Argonnes Advanced Photon Source, forskerne fandt eksistensen af ​​en fotovoltaisk-lignende effekt, som ændrer modstanden i størrelsesordener, afhængig af intensiteten af ​​de modgående røntgenstråler. Denne effekt, kombineret med en røntgenbestråling-induceret faseovergang, udløser en ikke-flygtig reversibel modstandsændring – dvs. ændringen i modstand kan observeres, selv efter at røntgenstrålerne er slukket.

"Dette resultat var noget serendipitalt, i, at folk havde vidst, at røntgenstråler kunne beskadige disse materialer, men de havde ikke ledt efter denne form for reversibel forandring, " sagde Kim.