Jak widać, czasami wystarczy ponownie przyjrzeć się materiałowi, który od dawna znajduje się w zasięgu badaczy, by ujawnić właściwości, o jakich świat nauki nie miał pojęcia. Tak stało się w przypadku oksytellurku uranu (UOTe), czyli związku znanego już w latach 60. XX wieku. Dzięki nowoczesnym technikom obrazowania naukowcy dostrzegli w nim strukturę atomową, która może mieć istotne znaczenie dla fizyki materiałów i rozwoju elektroniki.
Czytaj też: Materiał z piekła rodem powstał w zaskakujących warunkach. Jak Japończycy oszukali temperaturę?
Przełom nastąpił podczas badań prowadzonych przez Mengke Liu z Uniwersytetu Teksańskiego w Dallas. Tamtejszy zespół badawczy analizował kryształy z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz skaningowej mikroskopii tunelowej. Metody te pozwalają badać strukturę materiałów z niezwykle wysoką rozdzielczością.
W ten sposób uczonym udało się zidentyfikować tzw. chiralną nadstrukturę, czyli większy, powtarzalny układ atomów charakteryzujący się skręceniem w określonym kierunku. Chiralność oznacza, że struktura może mieć wariant lewoskrętny lub prawoskrętny. W przypadku oksytellurku uranu taki układ nie jest jedynie ciekawostką geometryczną. Zebrane dane sugerują, że wpływa on na zachowanie elektronów przemieszczających się w krysztale.
Wyjątkowo interesujące są właściwości magnetyczne badanego związku. Oksytellurek uranu wykazuje cechy zarówno ferromagnetyzmu, jak i antyferromagnetyzmu. W ferromagnetykach momenty magnetyczne atomów mogą ustawiać się zgodnie, wytwarzając magnetyzację całego materiału. W antyferromagnetykach sąsiednie momenty układają się przeciwnie, przez co ich efekty w dużej mierze się znoszą. Połączenie cech obu zjawisk w jednym materiale otwiera nowe pytania o zależność między strukturą atomową a magnetyzmem.
Naukowcy z kilku ośrodków porównali wyniki niezależnych badań i przeprowadzili dodatkowe pomiary. Zebrane dane pozwalają sądzić, iż odkryta nadstruktura odgrywa ważną rolę w kontrolowaniu transportu elektronów. W ogólnym rozrachunku powyższe odkrycie powinno być przełomowe dla twórców nowoczesnych układów elektronicznych. Materiały antyferromagnetyczne stanowią obiekt badań pod kątem zastosowania w pamięciach, ponieważ zazwyczaj słabiej reagują na zewnętrzne pola magnetyczne i mogą umożliwiać szybsze działanie niż tradycyjne rozwiązania oparte na ferromagnetykach.
Czytaj też: Naukowcy złamali materiałową zasadę. Ten izolator przeczy intuicji
Połączenie odmiennych właściwości magnetycznych w oksytellurku uranu może więc dostarczyć nowych wskazówek dotyczących projektowania materiałów do przechowywania informacji. Pamiętajmy jednak, że to nie jest jeszcze przełomowa pamięć komputerowa, a kluczowe jest przede wszystkim odkrycie fizycznych mechanizmów, które w przyszłości mogą znaleźć praktyczne zastosowanie. Analizy obliczeniowe sugerują ponadto, że podobne struktury mogą występować w setkach innych związków. To znacznie poszerza pole poszukiwań.
Źródło: Nature
