Arta dopajului corect
De la oxid neconductiv la semiconductor
Scopul cercetătorilor în semiconductori este de a dezvolta semiconductori magnetici cu interacțiune magnetică mai puternică, care sunt, de asemenea, magnetici la temperatura camerei și nu numai. Considerațiile teoretice sugerează oxidul de titan și oxidul de zinc ca posibili candidați. Ambele materiale sunt cunoscute ca aditivi la vopsele, de exemplu (oxidul de zinc este alb pur). Sunt optic transparente și sunt considerate mai mulți izolatori decât semiconductori.
Cobalt în loc de titan
Fără dopaj nu sunt magnetice. Dacă totuși ionii metalici nemagnetici titan (Ti) și zinc (Zn) sunt înlocuiți parțial cu ioni metalici magnetici, cum ar fi mangan, fier, cobalt sau nichel, atunci există o speranță justificată de generare artificială de magnetism în aceste materiale. Cu toate acestea, dacă acest lucru funcționează într-adevăr este dezbătut în știință.
Folosind ioni de cobalt încorporați în oxid de titan sau zinc, oamenii de știință de la Universitatea Ruhr Bochum (RUB) din jurul Hartmut Zabel, profesor pentru fizică experimentală/fizică în stare solidă, au pus testul la încercare. Împreună cu colegii ruși, au bombardat straturi subțiri de oxid de titan, precum și oxid de zinc într-un accelerator de particule cu ioni de cobalt. Ei pătrund la aproximativ 100 nanometri adâncime. După încălzire, toți ionii de cobalt ar fi trebuit să-și găsească locul în rețeaua de cristal și defectele care au fost create în timpul iradierii ionice ar fi trebuit să se vindece.
Amprentă digitală cu raze X.
Dar cum verificați dacă a funcționat? Cum testați proprietățile magnetice? Elementele chimice individuale și concentrația lor în materiale pot fi detectate folosind analiza fluorescenței cu raze X. Electronii din orbita cea mai interioară din jurul nucleului atomic, așa-numita coajă K a atomilor, sunt excitați prin intermediul razelor X sau cu bombardament de electroni, astfel încât să zboare din coajă, lăsând un decalaj cu electronii din cochilii din afară. este completat.
Acum puteți măsura fie energia electronilor care ies, fie energia care este eliberată atunci când golurile din carcasa K sunt umplute de electroni externi sub formă de radiație de fluorescență. Fiecare element aduce rezultate de măsurare foarte caracteristice, la fel de clare ca o amprentă. La rezoluție înaltă, se poate identifica nu numai elementul chimic, ci și mediul chimic în care este situat. Cercetătorii pot distinge apoi, de exemplu, dacă fierul este prezent ca metal sau ca oxid.
Totuși, ceea ce nu face această metodă este de a determina dacă metalul este și magnetic. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au trebuit mai întâi să dezvolte o nouă metodă.