Dalam studi yang baru diterbitkan, para insinyur mendemonstrasikan pendekatan baru untuk secara substansial memodifikasi okupasi dan simetri orbit dalam oksida yang berkorelasi secara elektronik.
Bagaimana Anda membuat nikel terlihat dan berperilaku seperti tembaga?
Sebuah tim ilmuwan di Didirikan pada 1701, Universitas Yale adalah universitas riset Ivy League swasta di New Haven, Connecticut. Ini adalah lembaga pendidikan tinggi tertua ketiga di Amerika Serikat dan diatur menjadi empat belas sekolah konstituen: perguruan tinggi sarjana asli, Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains Yale dan dua belas sekolah profesional. Itu dinamai gubernur British East India Company Elihu Yale.
Universitas Yale telah melakukannya dengan mengembangkan teknik baru untuk secara artifisial mengubah struktur atom suatu bahan sifat dengan secara substansial memodifikasi sifat orbital elektron.Elektron juga dapat dikonfigurasi secara selaras dalam pola orbital dengan sifat magnetik, superkonduktif, dan optik yang unik.
“Dengan metode ini, kami dapat merekayasa orbital elektron nikel agar hampir identik dengan tembaga,” kata Charles Ahn, Profesor William K. Lanman Jr. Teknik Mesin & Ilmu Material, Fisika Terapan, dan Fisika, dan rekannya peneliti utama dari penelitian yang diterbitkan 12 Januari di Physical Review Letters. “Sifat atom dasar dari setiap unsur ditentukan, sebagian, oleh konfigurasi elektron, sehingga saat kita mengubah orbital elektron, sifat ini juga berubah.”
Kuncinya adalah epitaksi berkas molekul, sebuah metode untuk menumbuhkan bahan kristal satu lapisan atom pada satu waktu. Tim tersebut menggunakan metode tersebut untuk membuat struktur kristal teratur dengan lapisan dasar tanah alkali atau tanah jarang (dalam hal ini, titanium oksida), logam transisi sebagai lapisan kedua (nikel oksida), dan terakhir lapisan isolasi ketiga (oksigen). . Hasilnya, menurut para peneliti, adalah lingkungan asimetris di sekitar lapisan kedua dengan elektrokimia yang menyebabkan elektron berpindah dari titanium ke nikel. Medan listrik yang dihasilkan mengubah bentuk orbit nikel.
Teknik ini didasarkan pada perhitungan teoretis dari penyelidik utama bersama Sohrab Ismail-Beigi, seorang profesor fisika terapan, fisika, dan teknik mesin & ilmu material yang pertama kali menentukan konfigurasi pelapisan apa yang akan paling kuat dan fleksibel mempengaruhi sifat orbit.
“Selain efek yang besar pada pola orbit, memvariasikan elemen dalam teknik fabrikasi kami dapat mengatur orbital dalam gradasi berkelanjutan antara bentuk yang ditemukan di setiap elemen,” kata mahasiswa doktoral Ankit Disa, penulis utama penelitian tersebut. “Ini melampaui sifat diskrit tabel periodik, memberikan kontrol halus atas sifat material yang bergantung pada orbital.”
Sebagai salah satu contoh, kata Disa, sifat-sifat orbit dapat disesuaikan dengan batas antara keadaan magnetik dan nonmagnetik; menggunakan medan listrik atau magnet, material kemudian dapat beralih dengan mudah dari magnet ke nonmagnetik dan kembali lagi. “Teknik kami memungkinkan properti yang belum dijelajahi sebelumnya,” katanya.
Penulis tambahan termasuk Divine Kumah, Andrei Malashevich, Hanghui Chen, dan Fred Walker dari Yale; Dario Arena dari Laboratorium Nasional Brookhaven; dan Eliot Specht dari Laboratorium Nasional Oak Ridge.
Publikasi : Ankit S. Disa, et al., “Rekayasa Orbital dalam Heterostruktur Polar Pemecah Simetri,” Phys. Pendeta Lett. 114, 026801, 12 Januari 2015; doi:10.1103/PhysRevLett.114.026801
Informasi Lebih Lanjut: Sudut Pandang: Rekayasa Orbital, Berdasarkan Desain
Gambar: Sekolah Teknik dan Sains Terapan Yale
