Nanotechnologen van UT onderzoeksinstituut MESA+ zijn in staat om materialen te creëren waarin ze de richting van het magnetisme naar wens kunnen beïnvloeden en nauwkeurig kunnen controleren. Een tussenlaag van slechts 0,4 nanometer dik is de sleutel tot dit succes. De materialen zijn onder meer interessant om op een nieuwe manier computergeheugen te creëren en voor spintronica toepassingen – een nieuwe vorm van elektronica die werkt op basis van magnetisme, in plaats van elektriciteit. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Nature Materials.
Nanotechnologen van de Universiteit Twente zijn gespecialiseerd in het creëren van nieuwe materialen. Dankzij de hoogwaardige faciliteiten in het MESA+ NanoLab zijn ze in staat om materialen naar wens samen te stellen, waarbij ze de samenstelling van het materiaal tot op atoomniveau kunnen controleren. In het bijzonder zijn ze gespecialiseerd in het creëren van materialen samengesteld uit extreem dunne lagen van soms slechts één atoomlaag dik.
Computergeheugen
In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Materials, laten ze zien dat ze in staat zijn om nieuwe materialen te creëren waarbinnen ze lokaal de richting van het magnetisme nauwkeurig kunnen contoleren. Dit opent de weg naar nieuwe manieren om computergeheugen te creëren. Ook is deze manier van materialen creëren interessant voor de spintronica, een nieuwe vorm van elektronica, die geen gebruik maakt van de verplaatsing van geladen deeltjes, maar van de magnetische eigenschappen van een materiaal. Hierdoor kun je elektronica niet alleen zeer snel en efficiënt maken, maar ook extreem klein uitvoeren.
Tussenlaag
In het onderzoek stapelden de onderzoekers verschillende dunne lagen van zogenaamde perovskiet materialen op elkaar. Door tussen de lagen een extreem dunne tussenlaag van 0,4 nanometer dik te zetten (een nanometer is een miljoen keer kleiner dan een millimeter), kun je de richting van het magnetisme in de individuele perovskiet-lagen naar wens beïnvloeden, waarbij de richting van het magnetisme in de onderste laag bijvoorbeeld loodrecht staat op die van de laag erboven. Door te spelen met de locatie waar je de tussenlaag aanbrengt, ben je in staat om de lokale richting van het magnetisme overal in je materiaal te kiezen. Voor nieuwe vormen van computergeheugen en voor spintronica-toepassingen is dit essentieel.
Voor veel dikkere lagen was het effect al bekend, maar nooit eerder hadden onderzoekers laten zien dat je ook met extreem dunne lagen de richting van het magnetisme zo nauwkeurig kunt inregelen.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van de MESA+-vakgroep Inorganic Materials Science in samenwerking met collega’s van onder meer de Universiteit van Antwerpen (België), de University of British Columbia (Canada) en de Technische Universiteit Wenen (Oostenrijk). Binnen het onderzoeksproject waren de Twentse onderzoekers verantwoordelijk voor de coördinatie en creëren van de materialen. De collega-onderzoekers uit Antwerpen hebben de materialen gevisualiseerd en wisten zelfs de kleinste atomen in het materiaal nauwkeurig in beeld te brengen. De Canadese onderzoekers creëerden een magnetische dwarsdoorsnede van het materiaal, terwijl de Oostenrijkse onderzoekers verantwoordelijk waren voor de theoretische berekeningen.
Het onderzoek is gepubliceerd onder de titel ‘ Controlled lateral anistropy in correlated manganite heterostructures by interface-engineered oxygen octahedral coupling’ door Z. Liao, M. Huijben, Z. Zhong, N. Gauquelin, S. Macke, R. J. Green, S. Van Aert, J. Verbeeck, G. Van Tendeloo, K. Held, G. A. Sawatzky, G. Koster en G. Rijnders.
