Forskare vid universitetet i Konstanz har utvecklat en metod för att syntetisera nanopartiklar av Europium (II) oxid, en ferromagnetisk halvledare som är relevant för datalagring och datatransport
Ferromagnetiska halvledare är lovande funktionella material som kan användas inom området spinnbaserad elektronik (spintronik). Spintronics är av avgörande betydelse för lagring och transport av information. Forskarna visade också att nanopartiklarna har magnetiska egenskaper som tilldelas av deras struktur. Resultaten av det gemensamma forskningsprojektet har publicerats i numret 20 november 2017 av den vetenskapliga tidskriften Avancerade material .
Egenskaperna hos anisotropa och magnetiska nanopartiklar står i centrum för forskningsprojektet. Anisotrop betyder att formen och den magnetiska, optiska eller elektroniska egenskaper är inte identiska för alla rumsliga riktningar av partikeln. Detta gör det i sin tur möjligt att undersöka inte bara de nya och ofta förbättrade egenskaperna hos nanostrukturerade material, men också de ytterligare egenskaper som orsakas av anisotropi.
Att producera nanopartiklar från ferromagnetiska halvledare som Europium(II)oxid är en enorm utmaning, speciellt i anisotrop geometri. "Syftet är att fördjupa vår förståelse så att vi kan modulera och komma åt egenskaperna hos nanosystem på begäran, säger huvudförfattaren Trepka. Genom att använda deras speciella metod, forskarna lyckades producera högkvalitativa och anisotropa EuO-nanopartiklar som kan användas för att observera strukturegenskapseffekter.
Metoden bygger på en process i två steg. I ett första steg, ett hybridmaterial som består av organiska och oorganiska komponenter framställs, som redan är anisotropt. I nästa steg, hybridmaterialet är behandlat med europiumånga. Som ett resultat, det omvandlas kemiskt till EuO. I detta fall är nanopartiklarnas form rörformig. "Denna metod är intressant eftersom den inte är begränsad till rörformade former. Det är också möjligt att tillverka stavar, " förklarar Bastian Trepka.
Vidare, forskarna kunde visa att de magnetiska egenskaperna hos halvledaren Europium(II)oxid faktiskt är relaterade till formen på dess nanostruktur, eller snarare anisotropin. Efter ytterligare behandling samtidigt som man försökte skapa motbevis, de rörformade formerna försvann, resulterar i olika egenskaper. "De experimentella fysikerna utförde mätningar som bekräftade resultaten som hade simulerats av de teoretiska fysikerna. Detta gjorde det möjligt för oss att utveckla idéer om hur strukturen åstadkommer just detta magnetiska beteende, " förklarar Bastian Trepka.
"Det som verkligen är speciellt med vår process är separationen av strukturkontroll och kemisk omvandling. Vi kan få olika former från samma material genom att påverka formen genom processkontroll. På så sätt kommer vi alltid att få materialet att anta den form vi behöver, " säger Trepka. När det gäller Europium(II)-oxid, detta är en totaktisk nanotransformation som bibehåller sin kristallina riktning:den är rörformig både före och efter behandling.
"Ett intelligent material med en mängd olika egenskaper, " säger Bastian Trepka från Europium(II)-oxid. Framför allt, den har en enkel kristallin struktur. "Vi kan förklara förändringar i egenskaper med tilltal till de kristallina strukturerna, som är förutbestämda." Detta är idealiskt för grundforskning.
