Акира Айба, Манабу Кигучи и их коллеги из Tokyo Tech экспериментально продемонстрировали, что величиной и знаком термоэлектрического напряжения на золотых переходах атомарного масштаба можно управлять, применяя механическую деформацию для точной и точной деформации контакта, в то время как структура окружающего материала остается неизменным. Незначительные деформации были выполнены за счет изгиба подложки перехода с использованием пьезоэлектрического преобразователя и путем поддержания низкотемпературной среды, чтобы атомы не получали достаточной кинетической энергии для сильных колебаний и причинения случайных деформаций структуры. По мере удлинения контакта проводимость скачкообразно уменьшалась, а термоэлектрическое напряжение резко изменялось с изменением знака. Примечательно, что эти изменения были полностью обратимы: электрические свойства были восстановлены до своих исходных значений, когда контакт был сжат до своей исходной структуры.
Подходящий диапазон удлинения, который вызывает ступенчатое изменение проводимости с изменением знака термоэлектрического напряжения, был использован для создания переключателя напряжения, то есть устройства, которое переключает напряжение при удлинении или сжатии. Подобное изменение знака термоэлектрического напряжения на металлических переходах атомного масштаба наблюдалось ранее, но это первый случай, когда изменение знака можно было контролировать предсказуемо и обратимо. Интересно, что переключатель напряжения, разработанный этими учеными, показал надежность работы в течение не менее 20 циклов удлинения и сжатия.Далее ученые теоретически доказали, что переключение вызвано изменением квантово-интерференционных состояний электронов из-за механической модификации структуры контакта.
Теоретическая модель соединения, которую ученые построили с использованием теории функционала плотности, точно предсказала изменения электрических свойств при различной деформации.Это первый отчет об успешной манипуляции квантовой интерференцией электронов в металлических наноструктурах с помощью внешней механической силы.
Результаты этого исследования могут иметь потенциальное применение в производстве термоЭДС, методах измерения в материаловедении и твердотельных электронных устройствах.