Найден способ управлять электрическими и магнитными свойствами чрезвычайно хрупкого квантового материала для сверхчувствительных датчиков путем растяжения и сжатия на атомном уровне.
Проводник превратили в диэлектрик с помощью пластикового пакета

Сложные оксиды — прелюбопытные соединения. Некоторые из них, в зависимости от фазы, могут по‑разному проявлять магнитные и электрические свойства. Физики давно наблюдают «нетрадиционное» поведение электронов в таких материалах и мечтают управлять их проводящими свойствами.

Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета сумели из оксида под кодовым названием LCMO изготовить сверхтонкую мембрану, упругая деформация которой влияет на ее проводящие свойства. Результаты кропотливой работы ученых опубликованы в Science today.

LCMO — это оксид марганца и лантана-кальция La0.7Ca0.3MnO3. Его называют «квантовым» материалом. Как только ни издевались над ним в лабораториях раньше, а вот растянуть в мембрану наноразмеров до настоящего момента ученые не решались. От расстояния между атомами подобных оксидов сильно зависят их проводящие свойства. К сожалению, разрушить такой материал проще, чем разбить керамическую кружку о мраморный пол.

Чтобы обхитрить матушку-природу, тонкую мембрану из LCMO искусственно вырастили на поверхности, которую предварительно покрыли полимерной пленкой — чем-то вроде пластикового пакета в продуктовом магазине. Микроскопическими манипуляторами мембрану вместе с пленкой растянули и закрепили на другой твердой поверхности с помощью клея. Рентгеновскими лучами ученые просветили полученный метаматериал и измерили расстояние между атомами, убедившись, что оно действительно увеличилось. Затем оценили, как поменялись электрическое сопротивление и магнитные свойства после деформации.

«Мы смогли растянуть образец на 8% в одноосной деформации и на 5% - в двухосной, — поделился Гарольд Хванг, профессор SLAC и Стэнфордского университета, сотрудник Стэнфордского института материаловедения и энергетики (SIMES), — Кусочки LCMO получились тоньше, чем когда-либо прежде. Пластинки толщиной менее 20 нанометров были практически прозрачными и поразительно гибкими. В результате вместо проводника мы получили изолятор, который после воздействия на него магнитным полем вновь обрел проводящие свойства».

Механическое манипулирование электромагнитными свойствами материалов пригодятся разработчикам электроники нового поколения. Подобные гибкие материалы найдут свое применение в устройствах передачи энергии и вычислительных схемах, а также при создании сверхчувствительных датчиков и детекторов, которые измеряют ничтожные изменения токов и полей.