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» » Descubrimiento inusual de nanomagnetismo

Referencia: Science Daily.com , 13 de agosto 2015
"Unusual discovery in thin film magnetism"
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En el MESA+ Institute for Nanotechnology of the University of Twente han descubierto un efecto magnético inusual en las nanocapas de óxido de lantano y manganeso (LaMnO3). El trabajo conjunto con colegas de Singapur, Estados Unidos e Irlanda reveló una transición magnética abrupta provocada por un mínimo cambio en el espesor de la capa. La revista Science publica los resultados de esta investigación esta semana.

Descubrimiento

Visualización 3D del efecto magnético
usando Squid Scanning Microscopy.
Crédito, Universidad de Twente
Los materiales con propiedades electrónicas y magnéticas excepcionales son de gran importancia para muchas aplicaciones. Una clase particularmente versátil de materiales son los 'óxidos perovskita'. La Universidad de Twente es líder en la investigación de estos materiales.

En el estudio publicado, los investigadores han descubierto un efecto especial en relación con el magnetismo de uno de estos óxidos de perovskita, óxido de lantano-manganeso. Este material consiste en apilamientos de celdas unitarias LaMnO3, que puede comparase con apilar bloques de LEGO. En este caso, los bloques de construcción individuales son de sólo 0,4 nanómetros de tamaño, aunque (1 nanómetro es igual a una millonésima de milímetro).

El nuevo descubrimiento es que el magnetismo de estas capas se conecta bruscamente cuando el número de bloques de construcción LaMnO3 cambia de 5 a 6. Para su investigación, los científicos pusieron películas delgadas de óxido sobre un cristal perfectamente plano de SrTiO3 no magnético, usando la técnica de deposición por láser pulsado. Se añadió una sexta capa de LaMnO3, un material que intercambia de materiales de antiferromagnéticos (los antiferromagnéticos no producen ningún campo magnético) a ferromagnéticos. Este tipo de transición abrupta nunca se ha visto antes. Usando un microscopio escáner SQUID, un instrumento que utiliza la electrónica de superconductores para medir campos magnéticos con exquisita sensibilidad, se obtuvo una imagen directa del cambio en las propiedades magnéticas.

En su artículo, los investigadores dan una explicación para el cambio abrupto de antiferromagnetismo a ferromagnetismo, basado en una avalancha de carga electrónica hacia dentro de la película delgada LaMnO3, desde la superficie superior de la película hasta el fondo.

Aplicación

El descubrimiento de un espesor crítico donde aparece el ferromagnetismo hace posible definir estructuras magnéticas a una escala nanométrica e implica la presencia de una nueva funcionalidad muy sensible, en el que una ligera alteración o adición puede alterar las propiedades magnéticas de la estructura. Los investigadores esperan que esto no esté sólo limitado a la adición de nuevas capas, sino posiblemente a otras manipulaciones, como la aplicación de campos eléctricos o la adsorción de moléculas específicas. En estudio más adelante, se utilizarán tales efectos en la tecnología de la información y los sensores.

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-Fuente: University of Twente.
- Créditos: At the University of Twente, the research was conducted by the Interfaces and Correlated Electron Systems (ICE) group, led by Prof. Hans Hilgenkamp. University of Twente postdoc Xiao Renshaw Wang had a central role in the study. The research has been done in close cooperation with the group of Prof. Venkatesan and former Twente PhD Prof. Ariando at the National University of Singapore, with further contributions from Stanford University, the University of Nebraska and Trinity College Dublin. NWO, the Netherlands Organization for Applied Scientific Research and the FOM Foundation for Fundamental Research on Matter supported the study.
- Publicación: X. R. Wang, C. J. Li, W. M. Lu, T. R. Paudel, D. P. Leusink, M. Hoek, N. Poccia, A. Vailionis, T. Venkatesan, J. M. D. Coey, E. Y. Tsymbal, Ariando, H. Hilgenkamp. Imaging and control of ferromagnetism in LaMnO3/SrTiO3 heterostructures. Science, 2015; 349 (6249): 716 DOI: 10.1126/science.aaa5198.

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