A helyes dopping művészete
A nem vezető oxidtól a félvezetőig
A félvezető kutatók célja erősebb mágneses interakcióval rendelkező mágneses félvezetők kifejlesztése, amelyek szobahőmérsékleten és azon túl is mágnesesek. Az elméleti megfontolások a titán-oxidot és a cink-oxidot javasolják. Mindkét anyag a festékek adalékanyagaként ismert (a cink-oxid tiszta fehér). Optikailag átlátszóak, és több szigetelőnek számítanak, mint félvezetőknek.
Titán helyett kobalt
Dopping nélkül nem mágnesesek. Ha azonban a titán (Ti) és a cink (Zn) nem mágneses fémionjait részben mágneses fémionok helyettesítik, például mangán, vas, kobalt vagy nikkel, akkor megalapozott a remény a mágnesesség mesterséges létrehozására ezekben az anyagokban. Hogy ez valóban működik-e, a tudományban heves viták folynak.
Titánba vagy cink-oxidba ágyazott kobaltionok segítségével a Ruhr Egyetem Bochum (RUB) tudósai Hartmut Zabel, a kísérleti fizika/szilárdtestfizika professzora körül tesztelték a tesztet. Orosz kollégákkal együtt vékony titán-oxidot és cink-oxidot lőttek egy részecskegyorsítóba kobaltionokkal. Körülbelül 100 nanométer mélyen hatolnak be. Melegítés után minden kobaltionnak meg kellett volna találnia a helyét a kristályrácsban, és az ionsugárzás során keletkezett hibáknak meg kellett gyógyulniuk.
Röntgen ujjlenyomat
De hogyan ellenőrizheti, hogy működött-e? Hogyan tesztelje a mágneses tulajdonságokat? Az egyes kémiai elemek és azok koncentrációja az anyagokban röntgen fluoreszcencia-analízissel detektálható. Az atommag körüli legbelső pályán lévő elektronokat, az atomok úgynevezett K-héját röntgensugarak vagy elektronbombázás útján gerjesztik, így azok kirepülnek a héjból, és hézagot hagynak a kint lévő héjak elektronjaival. feltöltődik.
Most vagy megmérheti a kilépő elektronok energiáját, vagy azt az energiát, amely felszabadul, amikor a K-héj réseit külső elektronok töltik ki fluoreszcens sugárzás formájában. Minden elem nagyon jellegzetes mérési eredményeket hoz, olyan tiszta, mint az ujjlenyomat. Nagy felbontás mellett nemcsak a kémiai elemet lehet azonosítani, hanem azt a kémiai környezetet is, amelyben található. A kutatók ezután megkülönböztethetik például, hogy a vas fémként vagy oxidként van-e jelen.
Ez a módszer azonban nem teszi lehetővé annak megállapítását, hogy a fém is mágneses-e. Ehhez a kutatóknak először egy új módszert kellett kidolgozniuk.