Monoxyde de titane (TiO), un composé chimique inorganique, est un matériau qui a échappé à une étude approfondie par les physiciens en raison d'une pénurie d'échantillons monocristallins de haute pureté. Une équipe de chercheurs, bien que, a maintenant été capable de synthétiser et d'examiner du TiO de haute qualité et constate que ce matériau a des propriétés surprenantes.

L'équipe de recherche, qui comprend des scientifiques de Yale, Université de la Colombie-Britannique, Université de l'Académie chinoise des sciences, et Laboratoire national de Brookhaven, constate que TiO agit comme un supraconducteur, un matériau capable de transporter des électrons sans résistance, à une température proche de moins 273 degrés Celsius. La supraconductivité le distingue des autres matériaux de la famille des monoxydes. Les résultats sont publiés dans Avancées scientifiques .

"Le fait que ce soit un supraconducteur est surprenant, parce que la supraconductivité est rare dans les oxydes avec un seul oxygène par atome de métal, " a déclaré le co-auteur Sangjae Lee, un étudiant diplômé dans le laboratoire de Charles Ahn, le professeur John C. Malone de physique appliquée et directeur du département. "Nous constatons qu'il est très proche du comportement supraconducteur du titane lui-même."

TiO est composé d'un seul oxygène qui se lie entre les atomes de titane. La pensée conventionnelle prédit que la liaison entre le titane et l'oxygène est responsable d'une grande partie de la physique intéressante du matériau, mais un examen plus attentif révèle que le titane lui-même est un facteur clé pour les propriétés électroniques.

L'une des raisons pour lesquelles le TiO n'a pas été davantage étudié est qu'il est si difficile d'obtenir des échantillons de haute qualité. En utilisant une méthode de croissance de matériau connue sous le nom d'épitaxie par faisceau moléculaire, cependant, l'équipe de recherche est capable de synthétiser un échantillon de haute pureté du matériau à étudier.

"Par rapport à d'autres méthodes de croissance, l'épitaxie par faisceau moléculaire est suffisamment flexible pour stabiliser des phases qui ne peuvent être synthétisées autrement, " dit Lee.

Une fois qu'ils ont eu un échantillon de haute pureté, ils ont utilisé un certain nombre de techniques expérimentales et théoriques pour l'étudier et acquérir des informations sur son comportement et sa structure électroniques.

"En combinant toutes les données expérimentales avec la théorie, nous sommes en mesure de déterminer que le comportement supraconducteur très intéressant provient de la nature de la liaison titane-titane dans ce matériau.

Maintenant qu'ils ont synthétisé TiO, Lee a déclaré qu'il existe de nombreuses voies pour élucider la relation entre la structure et le comportement électronique d'autres classes similaires de matériaux d'oxyde supraconducteur.

"Cela révèle de nombreuses directions importantes que la communauté peut prendre, " il a dit.