Rekbare nanofilms ontgrendel afstembare magnetische eigenschappen, bestrating manier voor geavanceerde elektronica

Wetenschappers van de Universiteit van Osaka en Tohoku University hebben een techniek ontwikkeld voor het maken van magnetische dunne films op nanoschaal met ingebedde functionaliteit. Door gebruik te maken van de rekbaarheid van flexibele substraten, kunnen ze de atoomafstand binnen deze nanofilms nauwkeurig regelen, waardoor ze de gewenste magnetische eigenschappen rechtstreeks in het materiaal “programmeren”.

Deze innovatieve aanpak overwint de beperkingen van conventionele depositiemethoden en maakt de weg vrij voor vooruitgang op verschillende gebieden, van elektronica tot fundamentele materialenwetenschap.

Het artikel, “Magnetische anisotropie op maat maken via ingebouwde stam in dunne films“werd gepubliceerd in Applied Physics Letters.

Het maken van nanofilms met specifieke functionaliteiten is meestal afhankelijk van complexe processen en materiaalselectie. Bestaande methoden beperken vaak het bereik van haalbare eigenschappen en kan een uitdaging zijn om te implementeren. Deze nieuwe techniek biedt een eenvoudigere, meer veelzijdige oplossing.

De onderzoekers deponeren een magnetische nanofilm, zoals kobalt of nikkel, op een vooraf uitgekeerd flexibel substraat. Bij het vrijgeven van de spanning samentrekt het substraat, het comprimeren van de nanofilm en het wijzigen van zijn atoomafstand.

Deze gecontroleerde compressie heeft direct invloed op de magnetische anisotropie van de film, waardoor de onderzoekers het magnetische gedrag ervan kunnen verfijnen. Experimenten toonden aan dat grotere substraatrekken leidden tot een sterkere ingebedde magnetische anisotropie.

Bovendien creëerden ze met succes een dubbellaagse structuur met loodrechte magnetisatierichtingen, mogelijk gunstig voor magnetische sensoren en spanningsmeters.

Dit vermogen om magnetische eigenschappen op nanoschaal aan te passen, heeft belangrijke implicaties. Het opent deuren voor het ontwikkelen van nieuwe magnetische materialen met aangepaste functionaliteiten, verder dan wat haalbaar is met traditionele methoden. Bovendien breiden de eenvoud en het aanpassingsvermogen van de techniek zijn potentieel uit tot een breed scala aan materialen die verder gaan dan magneten, waaronder supergeleiders, halfgeleiders en diëlektrica.

Deze veelzijdigheid belooft verschillende velden te beïnvloeden, waaronder flexibele elektronica, een cruciaal gebied voor medische en gezondheidszorgtoepassingen en energiezuinige elektronica, van vitaal belang voor het aanpakken van het groeiende stroomverbruik van AI en datacenters.

Dr. Daichi Chiba, die het onderzoek leidde, verklaarde: “Zelfs materialen die rigide in bulkvorm lijken, kunnen verrassend flexibel worden op het nanoschaal. Door deze inherente flexibiliteit te benutten, kunnen we atoomafstand manipuleren en de materiële eigenschappen fundamenteel veranderen.

“Deze benadering van ‘insluiten’ functionaliteit tijdens de fabricage vertegenwoordigt een nieuwe grens in materiaalwetenschap, waardoor we materialen kunnen aanpassen voor specifieke toepassingen met een ongekende controle.”