sábado, 14 de julio de 2012

Aclarada la controversia del transporte de electricidad por dos aislantes juntos

¿Como pueden dos materiales que no conducen la electricidad crean una capa electricamente conductora cuando se juntan? Desde que este efecto fue descubierto en 2004, los investigadores han desarrollado varias hipótesis, cada una con sus partidarios y detractores. Ahora, un equipo internacional de investigadores probablemente haya zanjado la controversia, mostrando que es la combinación de las propiedades de ambos materiales lo que produce el efecto, y refutando las hipótesis alternativas que proponían que los materiales se mezclaban en el interfaz para crear un nuevo material conductor. Los materiales bajo estudio son las llamadas perovskitas, miembros de una amplia clase de materiales con interesantes propiedades eléctricas o magnéticas que pueden jugar un rol importante en la electrónica en el futuro.

En 2004, los investigadores descubrieron algo sorprendente: si dos materiales, SrTiO3 and LaAlO3, ambos aislantes eléctricos, se unen, se forma una delgada y electricamente conductora región en su interfaz. En los subsiguientes tres años, se propusieron un número de hipótesis para explicar el efecto, lo que ha llevado a diversas controversias desde entonces. De las varias explicaciones propuestas, solo dos han sobrevivido. Con el fin de comparar sus méritos relativos, los científicos del PSI llevaron a cabo los experimentos apropiados.

Con el fin de aclarar la controversia, los investigadores quisieron responder a la cuestión ¿Es la mezcla de dos sustancias conductora?. Usaron de nuevo SrTiO3 como el sustrato, pero ahora, en vez de depositar puro LaAlO3 en lo alto, usaron una mezcla de ambos en varias proporciones y grosores, y después midieron la conductividad. Los resultados fueron sorprendentes. Para capas finas de mezclas depositadas, el sistema era aislante, mientras que para capas más gruesas el interfaz era conductor, aunque las capas por si mismas no lo eran, justo por el puro LaAlO3. Lo que cambió fue que la capa mezclada tenía que ser correspondientemente más gruesa cuanto menos LaAlO3 hubiera en la mezcla. Este resultado concuerda perfectamente con la hipótesis de la catástrofe polar. Sería muy complicado explicar esos resultados en términos de intermezclado.

Perovskitas, la categoría a la que pertenecen los materiales investigados, a menudo tiene interesantes propiedades magnéticas y eléctricas, algunas de las cuales nunca han sido observadas en otros materiales. Una importante propiedad adicional es que en contraste con los semiconductores tradicionales usados hoy en día, las diferentes perovskitas tienen estructura cristalina y química similar y puede por lo tanto ser fácilmente incorporados juntos, de modo que materiales con diferentes características se puedan combinar en un solo dispositivo, como un superconductor con material que reacciona sensiblemente a campos magnéticos, o uno que puede detectar sustancias en el aire. Materiales en los que la corriente no fluye en las tres dimensiones, sino en una o dos, son también objeto de investigaciones que puede llevar a numerosas aplicaciones.

Via Paul Scherrer Institut

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