O crescente campo da spintrônica aproveita os spins dos elétrons - em oposição à sua carga - para aprimorar os dispositivos de estado sólido, como discos rígidos e componentes de telefones celulares, prolongando a vida da bateria. Desenvolvimentos Spintrônicos, Contudo, estão cada vez mais se chocando contra uma barreira conhecida como limite de Slater-Pauling, o máximo para quão firmemente um material pode compactar sua magnetização. Agora, um novo filme fino está prestes a romper essa referência de décadas.
Uma equipe de pesquisadores da Montana State University e do Lawrence Berkeley National Laboratory anuncia esta semana em Cartas de Física Aplicada , que eles construíram uma película fina estável feita de ferro, cobalto e manganês que possui um momento atômico médio potencialmente 50 por cento maior do que o limite de Slater-Pauling. Feito com uma técnica conhecida como epitaxia de feixe molecular (MBE), a liga ternária cúbica centrada no corpo (bcc) apresenta uma densidade de magnetização de 3,25 magnetons de Bohr por átomo, superando o máximo anteriormente considerado de 2,45.
"O que temos é um avanço potencial em um dos parâmetros mais importantes dos materiais magnéticos, "disse Yves Idzerda, um autor no artigo da Montana State University. "Grandes momentos magnéticos são como a resistência do aço - quanto maior, melhor."
A curva de Slater-Pauling descreve a densidade de magnetização para ligas. Por décadas, ligas binárias de ferro-cobalto (FeCo) reinaram supremas, postando um momento atômico médio máximo de 2,45 magnetons de Bohr por átomo e definindo o limite de corrente para densidade de magnetização de liga estável. Anteriormente, pesquisadores misturaram ligas FeCo com metais de transição de alto momento magnético, como manganês. Quando essas ligas ternárias são feitas, Contudo, eles perdem muito de sua estrutura bcc, um componente chave para seu alto magnetismo.
Em vez de, esta equipe se voltou para MBE, uma técnica meticulosa semelhante a drapejar um substrato com contas de átomos de metal individuais, uma camada de cada vez, para criar um filme de 10-20 nanômetros de Fe 9 Co 62 Mn 29 . Cerca de 60 por cento das composições disponíveis mantiveram a estrutura bcc como uma película fina, em comparação com apenas 25 por cento em massa.
Para entender melhor a composição e estrutura da liga, o grupo usou espectroscopia de absorção de raios-X e difração de elétrons de alta energia de reflexão. Os resultados de dicroísmo circular magnético de raios-X mostraram que o novo material rendeu um momento atômico médio de 3,25 magnetons de Bohr por átomo. Quando testado com uma magnetometria de amostra vibratória mais padrão, mesmo que essa densidade de magnetização tenha caído, ainda estava significativamente acima do limite de Slater-Pauling - 2,72.
Idzerda disse que essa discrepância fornecerá áreas de pesquisas futuras, adicionar que a interface entre o manganês e o substrato dentro do cristal pode ser responsável pela lacuna.
"Guardei otimismo para isso porque a técnica que usamos é um pouco fora do padrão e temos que convencer a comunidade da performance deste material, "Idzerda disse.
Idzerda e sua equipe irão agora investigar a robustez das ligas de ferro-cobalto-manganês, e técnicas de fabricação mais eficientes. Eles também planejam explorar como a epitaxia de feixe molecular pode levar a outros filmes finos altamente magnéticos, potencialmente misturando quatro ou mais metais de transição.
