Om du är gammal nog, du kanske fortfarande har en låda med kassetter eller VHS-band liggandes. Dessa lagringsenheter var populära på 1970- och 80-talen, men har sedan gått ur bruk, ersättas av CD-skivor och andra digitala medier.

Nu, forskare tar en ny titt på kromoxider, magnetiska kemiska föreningar som en gång användes för att belägga ytorna på sådana band.

I en ny studie, Scott Sayres och Jacob Garcia, forskare vid ASU:s Biodesign Center for Applied Structural Discovery och ASU:s School of Molecular Sciences, använd masspektroskopi och ultrasnabba laserpulser för att undersöka kromoxider i oöverträffad detalj.

"Kromoxider är kända för att ha riktigt spännande magnetiska och elektroniska egenskaper, " säger Sayres. "De är ett mycket unikt material som är dåligt förstådd på molekylär nivå." En av de överraskande resultaten av den aktuella studien är att tillsats av syreatomer till kromföreningar ökar deras metalliska egenskaper och dessa förändringar kan kontrolleras mycket exakt. .

Resultaten öppnar dörren till en ny sort av elektronik som snart kan nå minsta möjliga skala, tillåter design av avstämbara, komponenter i molekylstorlek som avsevärt skulle kunna öka bearbetnings- och lagringskapaciteten i nya enheter.

Resultaten, som visas i det aktuella numret av Journal of the American Chemical Society ( JACS ), beskriva beteendet hos kluster av kromoxidatomer, som kan finjusteras för att ändra deras elektriska konduktans, på olika sätt beter sig som trådliknande ledare av elektricitet, halvledare eller isolatorer, beroende på antalet närvarande syreatomer.

Sådana innovationer är en del av en pågående förändring inom elektronik som kallas spintronics. Medan konventionella elektroniska enheter styr flödet av elektrisk laddning, spintronics drar dessutom nytta av spinn, en kvantegenskap hos elektroner, potentiellt möjliggör mycket större lagringskapacitet och dataöverföringshastighet.

Grundidén letade sig in i de första konsumentprodukterna i slutet av 1990-talet i form av magnetiska datorhårddiskar med flera hundra gånger så mycket lagringskapacitet som deras föregångare.

Kromoxider är särskilt väl lämpade för sådana applikationer på grund av deras höga spinnpolaritet, ett mått på området för konduktanstillstånd som kromklustren kan anta, baserat på antalet syreatomer (eller oxidationstillstånd).

Känd som en halvmetall, kromoxid är en oorganisk förening som består av syre- och kromatomer, som kombineras för att bilda en kristallstruktur. Termen halvmetall anspelar på det faktum att dess elektriska egenskaper kan förändras mellan högkonduktans metalliskt beteende och lågkonduktans isolerande beteende, beroende på dess elektronkonfiguration.

I den aktuella studien, en femtosekundlaser används som en kamera för att observera rörelsen av exciterade tillståndselektroner, fånga dynamiska händelser som äger rum på en femtosekundsskala, eller en miljondels miljarddels sekund. När syreatomer tillsattes till kromklustren, de subtila övergångarna mellan isolerande och metalliska ledande egenskaper observerades.

"Vi har försökt att ta de minsta möjliga byggstenarna av kromoxid och ändra dem atom för atom, " säger Sayres. Resultaten visar att bulkegenskaperna hos kromoxid fortfarande existerar ner till en extremt liten skala. "Detta betyder att vi kan göra nya enheter av mycket små mängder material och fortfarande ha de spännande elektroniska egenskaperna som kromoxider är känd för."

Förutom en ny generation av välbekanta elektroniska enheter, kromoxidbaserad spintronik kan hjälpa till att bana väg för kvantberäkning.