Si vous êtes assez vieux, vous pouvez toujours avoir une boîte de cassettes ou de cassettes VHS qui traîne. Ces périphériques de stockage étaient populaires dans les années 1970 et 1980, mais sont depuis tombés en désuétude, remplacés par des CD et d'autres supports numériques.

Maintenant, les chercheurs portent un nouveau regard sur les oxydes de chrome, composés chimiques magnétiques autrefois utilisés pour revêtir les surfaces de ces bandes.

Dans une nouvelle étude, Scott Sayres et Jacob Garcia, chercheurs du Centre de biodesign de l'ASU pour la découverte structurelle appliquée et de l'École des sciences moléculaires de l'ASU, utilisez la spectroscopie de masse et des impulsions laser ultrarapides pour interroger les oxydes de chrome avec des détails sans précédent.

"Les oxydes de chrome sont connus pour avoir des propriétés magnétiques et électroniques vraiment excitantes, " dit Sayres. " C'est un matériau très unique qui est mal compris au niveau moléculaire. " L'une des découvertes surprenantes de la présente étude est que l'ajout d'atomes d'oxygène aux composés de chrome augmente leurs propriétés métalliques et que ces altérations peuvent être contrôlées de manière très précise. .

Les résultats ouvrent la porte à une nouvelle génération d'électronique qui pourrait bientôt atteindre la plus petite échelle possible, permettant la conception de paramètres accordables, composants de taille moléculaire qui pourraient augmenter considérablement les capacités de traitement et de stockage dans les nouveaux appareils.

Les résultats, qui apparaissent dans le numéro actuel du Journal de l'American Chemical Society ( JACS ), décrire le comportement d'amas d'atomes d'oxyde de chrome, qui peuvent être affinés pour modifier leur conductance électrique, se comportant diversement comme des conducteurs d'électricité semblables à des fils, semi-conducteurs ou isolants, en fonction du nombre d'atomes d'oxygène présents.

De telles innovations font partie d'un changement continu de l'électronique connu sous le nom de spintronique. Alors que les appareils électroniques conventionnels contrôlent le flux de charge électrique, la spintronique profite en outre du spin, une propriété quantique des électrons, permettant potentiellement une capacité de stockage et une vitesse de transfert de données beaucoup plus importantes.

L'idée de base s'est retrouvée dans les premiers produits grand public à la fin des années 1990 sous la forme de disques durs magnétiques d'ordinateur offrant plusieurs centaines de fois la capacité de stockage de leurs prédécesseurs.

Les oxydes de chrome sont particulièrement bien adaptés à de telles applications en raison de leur polarité de spin élevée, une mesure de la plage d'états de conductance que les clusters de chrome peuvent assumer, en fonction du nombre d'atomes d'oxygène (ou état d'oxydation).

Connu comme un demi-métal, l'oxyde de chrome est un composé inorganique composé d'atomes d'oxygène et de chrome, qui se combinent pour former une structure cristalline. Le terme demi-métal fait allusion au fait que ses propriétés électriques peuvent se transformer entre un comportement métallique à haute conductance et un comportement isolant à faible conductance, en fonction de sa configuration électronique.

Dans l'étude actuelle, un laser femtoseconde est utilisé comme caméra pour observer le mouvement des électrons à l'état excité, la capture d'événements dynamiques qui se déroulent à l'échelle de la femtoseconde, ou un millionième de milliardième de seconde. Comme des atomes d'oxygène ont été ajoutés aux clusters de chrome, les transitions subtiles entre les propriétés isolantes et conductrices métalliques ont été observées.

"Nous avons essayé de prendre les plus petits éléments constitutifs possibles d'oxyde de chrome et de les changer atome par atome, " dit Sayres. Les résultats montrent que les propriétés globales de l'oxyde de chrome existent encore à une échelle extrêmement petite. " Cela signifie que nous pouvons fabriquer de nouveaux appareils à partir de très petites quantités de matériau tout en conservant ces propriétés électroniques passionnantes que sont les oxydes de chrome. connu pour."

En plus d'une nouvelle génération d'appareils électroniques familiers, la spintronique à base d'oxyde de chrome peut aider à ouvrir la voie à l'informatique quantique.