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Explorez un matériau unique aux propriétés ajustables

Les groupes d’oxyde de chrome, composés d’atomes de chrome et d’oxygène, sont très appréciés pour leurs propriétés électriques uniques, qui permettent d’ajuster avec précision leur conductivité. L’ajout d’atomes d’oxygène aux groupes chrome augmente leurs propriétés métalliques. Crédit : Scott Cyrus

Si vous êtes assez vieux, vous pouvez toujours avoir une boîte de cassettes ou de cassettes VHS. Ces dispositifs de stockage étaient populaires dans les années 1970 et 1980, mais ont depuis décliné, remplacés par des CD et d’autres supports numériques.


Maintenant, les chercheurs jettent un nouveau regard sur les oxydes de chrome, les composés chimiques magnétiques autrefois utilisés pour revêtir les surfaces de ces bandes.

Dans une nouvelle étude, Scott Cyrus et Jacob Garcia, chercheurs du Center for Applied Structural Discoveries de l’Arizona State University et de l’Arizona State University School of Molecular Sciences, ont utilisé la spectroscopie de masse et des impulsions laser ultrarapides pour interroger les oxydes de chrome avec des détails sans précédent.

« Les oxydes de chrome sont connus pour avoir un effet magnétique vraiment intéressant Propriétés électroniquesdit Sayers. C’est une substance très unique et n’est pas bien comprise au niveau moléculaire. « L’un des résultats surprenants de l’étude actuelle est que l’ajout d’atomes d’oxygène aux composés de chrome augmente leurs propriétés métalliques et ces changements peuvent être très subtils et contrôlés.

Les découvertes ouvrent la porte à une nouvelle génération d’électronique qui pourrait bientôt atteindre la plus petite échelle possible, permettant la conception de composants accordables de taille moléculaire qui pourraient augmenter considérablement les capacités de traitement et de stockage de nouveaux appareils.

Les résultats qui apparaissent dans le présent numéro de Journal de l’American Chemical Society (jack), décrivent le comportement des groupes chrome oxyde Atomes, qui peuvent être réglés pour modifier connexion électrique, se comportent différemment en tant que conducteurs d’électricité filiformes, semi-conducteurs ou isolants, selon le nombre d’atomes d’oxygène présents.

Ces innovations s’inscrivent dans une évolution continue de l’électronique connue sous le nom de spintronique. Alors que les appareils électroniques conventionnels contrôlent le flux de charge électrique, l’électronique à rayons X tire également parti du spin, une propriété quantique des électrons, qui pourrait permettre une plus grande capacité de stockage et une transmission de données plus rapide.

L’idée de base a trouvé sa place dans les premiers produits de consommation à la fin des années 1990 sous la forme de disques durs magnétiques d’ordinateur offrant plusieurs centaines de fois la capacité de stockage de leurs prédécesseurs.

Les oxydes de chrome sont particulièrement adaptés à de telles applications en raison de leur polarité de spin élevée, qui est une mesure de la plage de conductivité que les groupes de chrome peuvent assumer, en fonction du nombre d’atomes d’oxygène (ou état d’oxydation).

L’oxyde de chrome, également connu sous le nom de semi-métal, est un composé inorganique composé d’oxygène et de chrome atomes, qui se combinent pour former une structure cristalline. Le terme semi-métal fait référence au fait que ses propriétés électriques peuvent basculer entre le comportement d’un métal hautement conducteur et celui d’un diélectrique faiblement conducteur, en fonction de sa configuration électronique.

Dans la présente étude, un laser femtoseconde En tant que caméra pour surveiller le mouvement des électrons à l’état excité, capturant des événements dynamiques qui se produisent sur une échelle de temps femtoseconde, ou des millionièmes de milliardième de seconde. comme atomes d’oxygène Ils ont été ajoutés aux groupes de chrome, et des transitions subtiles entre les propriétés de conduction isolante et métallique ont été observées.

“Nous avons essayé de prendre les éléments constitutifs les plus petits possibles d’oxyde de chrome et de les changer d’atome en atome”, explique Cyrus. Les résultats ont montré que les grandes propriétés de l’oxyde de chrome existent encore à très petite échelle. “Cela signifie que nous pouvons fabriquer de nouveaux appareils à partir de très petites quantités de matériau tout en conservant ces propriétés électroniques passionnantes pour lesquelles les oxydes de chrome sont connus.”

En plus d’une nouvelle génération d’appareils électroniques familiers, chrome L’électronique X à base d’oxydes peut aider à ouvrir la voie à l’informatique quantique.


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Plus d’information:
Jacob M. Garcia et al, Excès de métaux à l’état excité dans le chrome neutre2Sur les groupes (n Journal of the American Chemical Society 2021). doi: 10.1021/jacs.1c07275

la citation: Exploration of a Unique Material with Tunable Properties (2021, 14 septembre) Récupéré le 14 septembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-09-exploring-unique-material-tunable-properties.html

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