Un team guidato dall’Università del Minnesota ha sviluppato un metodo rivoluzionario unico nel suo genere che semplifica la creazione di prodotti di alta qualità ossido di metallo film sottili di metalli “ostinati” che storicamente sono stati difficili da sintetizzare atomicamente con precisione.
Questa ricerca apre la strada agli scienziati per lo sviluppo di materiali migliori per varie applicazioni di prossima generazione, tra cui informatica quantistica, microelettronica, sensori e catalisi energetica.
Professor Bharat Jalan e Ph.D. il candidato Sreejith Nair sta ricercando nuovi metalli e le loro proprietà. Credito immagine: Università del Minnesota
Il documento dei ricercatori è pubblicato in Natura Nanotecnologia.
“Questa svolta rappresenta un progresso significativo con implicazioni di vasta portata in una vasta gamma di campi”, ha affermato Bharat Jalanautore senior dell’articolo e professore presso il College of Science and Engineering.
«Non solo fornisce un mezzo per ottenere una sintesi atomicamente precisa di materiali quantistici, ma detiene anche un immenso potenziale per il controllo dei percorsi di riduzione dell’ossidazione in varie applicazioni, tra cui la catalisi e le reazioni chimiche che si verificano nelle batterie o nelle celle a combustibile».
Gli ossidi di metalli “ostinati”, come quelli a base di rutenio o iridio, svolgono un ruolo cruciale in numerose applicazioni nelle scienze dell’informazione quantistica e nell’elettronica. Tuttavia, la loro conversione in film sottili è stata una sfida per i ricercatori a causa delle difficoltà intrinseche nell’ossidare i metalli utilizzando processi ad alto vuoto.
Durante il tentativo di sintetizzare ossidi metallici utilizzando l’epitassia a fascio molecolare convenzionale, una tecnica a bassa energia che genera singoli strati di materiale in una camera a vuoto ultraelevato, i ricercatori si sono imbattuti in una rivelazione rivoluzionaria.
Hanno scoperto che l’incorporazione di un concetto chiamato “deformazione epitassiale” – stiramento efficace dei metalli a livello atomico – semplifica notevolmente il processo di ossidazione di questi metalli ostinati.
“Gli attuali approcci di sintesi hanno dei limiti e dobbiamo trovare nuovi modi per spingerli oltre in modo da poter realizzare materiali di migliore qualità”, ha affermato Sreejith Nair, primo autore dell’articolo e Ph.D. studente della Facoltà di Scienze e Ingegneria.
“Il nostro nuovo metodo di allungamento del materiale su scala atomica è un modo per migliorare le prestazioni della tecnologia attuale”.
Anche se il team di ricerca ha utilizzato iridio e rutenio come esempi, il loro metodo ha il potenziale per generare ossidi atomicamente precisi di qualsiasi metallo difficile da ossidare.
I ricercatori hanno lavorato con i collaboratori della Auburn University, dell’Università del Delaware, del Brookhaven National Laboratory, dell’Argonne National Laboratory e del laboratorio del professore Andre Mkhoyan dell’Università del Minnesota per verificare il loro metodo.
“Quando abbiamo osservato da vicino questi film di ossido di metallo utilizzando microscopi elettronici molto potenti, abbiamo catturato la disposizione degli atomi e determinato i loro tipi”, ha spiegato Mkhoyan. “Abbastanza sicuro, erano sistemati in modo piacevole e periodico come dovrebbero essere in questi film cristallini.”
Fonte: Università del Minnesota
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
