ساخت فیلم مغناطیسی با ضخامت چند نانومتر

مواد با کوچک شدن تا مقیاس نانو خواص جالبی را پیدا می‌کنند؛ برای مثال یک
کمپلکس اکسید فلزی به نام اکسید منگنز استرونتیوم لانتادیوم، زمانی که به
حالت توده‌ای است خواص فرومغناطیسی دارد و چنانچه ضخامت آن نانومتری ‌گردد،
خاصیت فرومغناطیسی را از دست داده، تبدیل به عایق می‌شود.

دیوید مولر و همکارانش به بررسی این ماده با استفاده از طیف‌سنجی با دقت
اتمی پرداختند. آنها به دنبال دلیل از بین رفتن خاصیت فرومغناطیسی این ماده
بوده و در نهایت در جستجوی ساخت فیلم کمپلکس اکسید منگنز با ضخامت چند
نانومتر دارای خواص مغناطیسی بودند. نتیجه‌ی چنین پروژه‌ای می‌تواند مسیر
جایگزینی اکسید منگنز با دیگر اکسیدها را به جای سیلیکون در فیلم‌های نازک
الکترونیکی، حافظه‌ها و دیگر فناوری‌ها هموار کند.

Lena Fitting Kourkoutis، از محققان این پروژه، می‌گوید:«پیش از این، گروه‌های
تحقیقاتی مختلفی فیلم نازک کمپلکس اکسید منگنز را رشد داده‌اند. نتایج آنها
نشان داده که اگر ضخامت این فیلم از ۱۵ اتم کمتر شود، این ماده هدایت خود
را از دست می‌دهد؛ اما ما ثابت کردیم که می‌توان ضخامت را از این کمتر کرده،
در حالی که فیلم هنوز هدایت خود را حفظ کرده‌است.»

کلید اصلی ساخت چنین ورقه‌ی نازکی در بدون نقص بودن ورق اکسید منگنز است.
در واقع وجود نقص‌های اتمی و یا حتی کوچک‌ترین شکستگی در شبکه‌ی بلوری لایه‌های
اتمی، می‌تواند هدایت را از بین ببرد؛ این در حالی است که در حالت توده‌ای
وجود نقص در هدایت بی‌تأثیر است.

برای بررسی اکسید منگنز رشد داده‌شده با این گروه، آنها از روش «طیف‌سنجی
از دست دادن انرژی الکترون» که به‌وسیله‌ی STEM انجام می‌شود، استفاده
کردند. در این کار که با همکاری دانشمندان ژاپنی انجام شد، از تصحیح انحراف
برای تصویربرداری دقیق از ساختار فیلم‌هایی با ضخامت یک اتم استفاده گردید.

‌ترکیبات منگنز از قابلیت خوبی برای استفاده در اسپین‌ترونیک برخوردارن که
در آن از اسپین الکترون و مومنت مغناطیسی برای استفاده در ذخیره‌سازی
اطلاعات استفاده می‌شود.

نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در نشریه‌ی the journal Proceedings of
the National Academy of Sciences به چاپ رسیده‌است.