p (Phys.org) —Uma equipe liderada por Ho Nyung Lee do Laboratório Nacional Oak Ridge descobriu um fenômeno de relaxamento de cepas em cobaltitas que iludiu os pesquisadores por décadas e pode levar a avanços nas células de combustível, sensores magnéticos e uma série de materiais relacionados à energia. p A descoberta, publicado em Nano Letras , poderia mudar a sabedoria convencional de que acomodar a tensão inerente durante a formação de filmes finos epitaxiais necessariamente envolve defeitos estruturais, disse Lee, membro da Divisão de Ciência e Tecnologia de Materiais do laboratório do Departamento de Energia. Em vez de, os pesquisadores descobriram que alguns materiais, neste caso, cobaltita, formam padrões atômicos estruturalmente bem ordenados que podem alterar suas propriedades magnéticas e minimizar efetivamente a incompatibilidade de tamanho com o substrato cristalino.

p Filmes finos epitaxiais, usado em nanotecnologia e fabricação de semicondutores, são criados pelo crescimento de uma camada de cristal de um material sobre o outro, de modo que as estruturas cristalinas se alinhem. O desafio é fazer o filme crescer de forma coerente com o mínimo de defeitos, que pode ter um efeito catastrófico no desempenho de um material.

p "Descobrimos propriedades que não eram prontamente aparentes no cristal, ou em massa, Formato, mas na forma de película fina, pudemos ver claramente a estrutura de rede atomicamente ordenada da cobaltita de lantânio, "Lee disse." Com este conhecimento, esperamos ser capazes de adaptar as propriedades físicas de um material para muitas tecnologias de informação e energia. "

p Os pesquisadores estudaram o material em diferentes estados de deformação usando microscopia eletrônica de transmissão de varredura complementada por raios-X e espectroscopia óptica. Usando esses instrumentos, os cientistas puderam ver um comportamento de relaxamento de tensão não convencional que produziu padrões de rede em forma de faixa. O resultado é um material com propriedades magnéticas úteis e altamente adequado para sensores e condutores iônicos usados ​​em, por exemplo, baterias.

p Essa descoberta e a capacidade de projetar a estrutura dos materiais podem levar a materiais catódicos avançados em células de combustível de óxido sólido e baterias que podem ser carregadas muito mais rapidamente.

p "Uma vez que os cobaltitos são candidatos promissores para sensores magnéticos, condutores iônicos e catalisadores de superfície, esta descoberta fornece um novo entendimento que pode ser usado para ajuste artificial de magnetismo e atividades iônicas, "Lee disse.