NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/nr-149-abrupte-verandering-in-dunne-film-magnetisme/

Geprint op :
19 december 2018
14:18:48

De magnetische eigenschappen van nanolaagjes van lanthaanmangaanoxide (LaMNO3) veranderen abrupt bij een minieme verandering in de dikte van de laag. Dat bijzondere effect is ontdekt door onderzoekers van de Universiteit Twente en de Stichting FOM, in een gezamenlijk onderzoek met wetenschappers uit Singapore, de Verenigde Staten en Ierland.

Materialen met bijzondere elektronische of magnetische eigenschappen zijn van groot belang voor allerhande toepassingen. Een bijzonder veelzijdige categorie van materialen zijn de zogeheten 'perovskietoxiden'. De wetenschappers hebben een bijzonder effect ontdekt in het magnetisme van lanthaanmangaanoxide, een van deze perovskietoxiden. Dit materiaal bestaat uit stapelingen van kristallijne eenheidscellen van LaMnO3, vergelijkbaar met de stapeling van legoblokken. In dit geval zijn de individuele bouwstenen slechts 0,4 nanometer groot.

Magnetische eigenschappen meten
De onderzoekers brachten voor hun onderzoek dunne laagjes van LaMnO3 aan op een niet-magnetische ondergrond van strontiumtitaanoxide (SrTiO3 ). Er werd een helder beeld verkregen van de magnetische eigenschappen van deze lagen bij een wisselend aantal gestapelde lagen met behulp van Scanning SQUID Microscopie, een techniek die gebruik maakt van supergeleidende magnetometers, waarmee extreem gevoelig magnetische velden gemeten kunnen worden. De onderzoekers constateerden dat na het aanbrengen van een zesde laag van LaMnO3 -blokken de toestand van het materiaal drastisch veranderde: van anti-ferromagnetisch - wat geen waarneembaar magnetisme oplevert - naar ferromagnetisch. Een dergelijk abrupt effect is nog niet eerder waargenomen. De onderzoekers beschrijven tevens een mogelijke verklaring voor deze overgang, gebaseerd op een interne verschuiving van elektrische lading in het LaMnO 3 door elektrische velden in dit materiaal.

Toepassing
De ontdekking van zo'n scherpe, kritische laagdikte voor ferromagnetisme biedt unieke mogelijkheden om op nanoschaal magnetische structuren te definiëren. Het impliceert ook dat er sprake is van een heel gevoelige functionaliteit, waarbij een kleine aanpassing een verandering in de magnetische eigenschappen kan oproepen. Dat geldt mogelijk niet alleen voor het aanbrengen van een extra LaMnO3-blok, maar wellicht ook voor andere manipulaties, zoals het aanbrengen van elektrische spanningen of het adsorberen van bepaalde moleculen. Vervolgstudies zullen zich dan ook richten op het gebruik van dit effect in informatietechnologie en in sensoren.