الإلكترونات "الملبوسة" تخزن المعلومات

يقوم الفيزيائيون بفك تشفير تغييرات المقاومة الشديدة في مركبات الأكسجين المعدني

التمثيل التخطيطي للتجربة لفك تشفير آليات تغيرات المقاومة في المنجنيز: عن طريق طرف نانو دقيق للغاية يمكن وضعه في المجهر الإلكتروني ، يمكن إجراء اتصال بين الخواص الكهربائية والترتيب المكاني للإلكترونات المغطاة (بولارونات). © جامعة غوتنغن
قراءة بصوت عال

بعض مركبات الأكسجين المعدني مثل أكسيد المنغنيز للعنصر الكيميائي تظهر خصائص معينة في الموصلية الخاصة بهم: وبالتالي ، يمكن أن تتأثر المقاومة الكهربائية بعمل خارجي بحيث يتم تحويل المنجانات من عازل إلى موصل. لقد تمكن العلماء الآن من فك رموز أسباب "تغييرات المقاومة الهائلة".

يعد فهم التأثيرات المادية أمرًا مهمًا لتطوير شكل جديد من أشكال تخزين البيانات ، يسمى ما يسمى بشرائح الذاكرة غير المتطايرة للهواتف المحمولة وعصي USB ، الباحثون في مجلة "وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية" ( PNAS). يتم تخزين المعلومات في حالات مقاومة مختلفة من المنجنيز ، والتي يمكن تبديلها بواسطة نبضات كهربائية صغيرة.

اتصالات مستقرة

إن عنصر الأكسجين - الذي يحتوي على نسبة 20 بالمائة تقريبًا في حجم الغلاف الجوي للأرض من أكثر الغازات شيوعًا - يعمل على توصيلات مستقرة جدًا بالمعادن. تشتمل أكثر مركبات المعادن بالأكسجين إثارة للاهتمام على أكاسيد الفلزات الانتقالية مثل الحديد والكوبالت والنيكل والنحاس والمنغنيز. هذه تشكل بنية perovskite مع ذرات الأكسجين المجمعة بشكل متناظر في إطار معدن آخر.

وتشمل هذه البيروفسكايت المنغنيز ، والتي لها اعتماد شديد على مقاومتها الكهربائية للتأثيرات الخارجية. وبالتالي ، يمكن أن تتسبب المجالات المغناطيسية أو الضوء أو الضغط في تغيرات في التوصيل تصل إلى عشرة أوامر من حيث الحجم. يتحول البيروفسكايت من عازل إلى موصل كهربائي.

بولارونس في مشاهد الباحثين

التركيب الذري للهيكل البلوري لمركب مانجانات براسيوديميوم - كالسيوم مع تغييرات شديدة في المقاومة الكهربائية. جامعة جتينجن

المشكلة الأساسية في الفهم المادي لهذه الآثار ، والتي تسمى تغييرات المقاومة الهائلة ، هي التعقيد العالي للحالات الإلكترونية في هذه المواد. تُظهر المنغنيز بطريقة واضحة بشكل خاص سلوكًا مترابطًا للإلكترونات: فهي تؤثر على بعضها البعض بواسطة قوى كهربائية ومغناطيسية قوية. عرض

بالإضافة إلى ذلك ، أثناء انتقالها عبر البلورة ، مما يعني الوحدة الهيكلية ثلاثية الأبعاد والدورية لمركب الأكسجين المعدني ، فإنها تتسبب في تحول الذرات من المواضع المثالية لشبكة البلورة ، والتي يمكن أن تتحرك مع الإلكترون. تُعرف هذه الإلكترونات "الملبوسة" بمجال تشويه شعريتها في الفيزياء أيضًا باسم الأقطاب.

المنغنيز تصبح عوازل

حقق علماء الفيزياء من جامعة غوتنغن حول كريستيان جو ، إلى جانب علماء من مختبر بروكهافن الوطني في نيويورك وقسم الفيزياء في جامعة إلينوي في شيكاغو ، طفرة في فهم حركة وترتيب بولارونات هي السبب الرئيسي للتغيرات المقاومة الهائلة في المنغنيز. باستخدام المجهر الإلكتروني الحديث ، يمكن اكتشاف ترتيب دوري مرتب مكانياً لـ "الإلكترونات الملبسة". تتبلور الأقطاب في نمط دوري ، مما يؤدي إلى قمع قوي لحركتهم ؛ المنغنيز تتحول إلى عازل.

عندما يتم تشغيل بلورة بولارون المطلوبة هذه بواسطة حقل كهربائي خارجي بالنسبة لذرات الشبكة ، فإنها تتفكك في النهاية في حالة من الاضطراب ؛ والنتيجة هي ما يسمى السائل البولارون. ويرافق ذلك انخفاض حاد في المقاومة الكهربائية. جعل طرف نانو دقيق للغاية في مجهر الإلكترون هذه العملية مرئية على الفور.

يتم إجراء التحقيقات الأساسية للمنجنيز وكذلك تطوير التطبيقات على موقع G ttinger في معهد فيزياء المواد في مجموعة العمل "الأفلام الوظيفية الرقيقة".

(idw - جامعة جتينجن ، 24.08.2007 - DLO)