Réaliser la prochaine génération de dispositifs de traitement de l'information basés sur de nouveaux phénomènes tels que la spintronique, multiferroïques, magnétooptique, et magnoniques, leurs matériaux constitutifs doivent être développés. Les récents progrès rapides de la nanotechnologie nous permettent de fabriquer des nanostructures impossibles à obtenir dans la nature.

Cependant, les oxydes magnétiques complexes sont l'un des systèmes de matériaux les plus compliqués en termes de développement et d'analyse. En outre, le mécanisme détaillé est inconnu par lequel les changements dans la composition atomique qui n'affectent pas la structure globale conduisent à des changements drastiques dans les caractéristiques du matériau même si la structure du matériau est similaire.

Maintenant, chercheurs du Spin Electronics Group de Toyohashi Tech et de l'Université de Myongji, Institut de technologie de Harbin, Massachusetts Institute of Technology, Universidad Técnica Federico Santa María, Université de Californie, San Diego, et Trinity College Dublin ont découvert que la distribution nanométrique en forme de pilier du fer dans le titanate de strontium (STF) change radicalement sa réponse magnétique et magnétooptique. Étonnamment, l'échantillon polycristallin a montré un magnétisme plus fort que le film monocristallin.

« Dans les systèmes d'oxyde habituels, les effets magnétiques et magnétooptiques sont plus forts dans les structures hautement ordonnées. En d'autres termes, le matériau monocristallin est meilleur pour obtenir de meilleures propriétés magnétiques, " explique le professeur adjoint Taichi Goto, "Toutefois, le titanate de strontium substitué par du fer déposé à une certaine pression d'oxygène est différent."

Les films STF ont été préparés par dépôt laser pulsé à différentes pressions directement sur substrat silicium, et la structure cristalline et les propriétés magnétiques ont été caractérisées systématiquement. Un échantillon déposé à une certaine pression a montré un magnétisme significativement plus fort et un plus grand angle de rotation de Faraday (effets magnétooptiques) à température ambiante. Plusieurs tests analysant la stoechiométrie de l'oxygène et les états de valence Fe correspondants, la structure et l'état de déformation, et la présence de petites fractions de fer a révélé que la nanostructure et le regroupement des éléments renforçaient le magnétisme.

Ces résultats montrent la large possibilité d'utilisation de films polycristallins dans des dispositifs à base de silicium. Dans ce document, l'intégration d'un film STF avec un résonateur optique à l'échelle de 0,1 mm a été démontrée. Plus loin, l'intégration de ces nouveaux oxydes avec des concepts de dispositifs conventionnels ouvrirait la voie à des systèmes intéressants à l'avenir.