Гибрид простого магнитного материала и оксида переходного металла обеспечивает «окно» для понимания перехода металл-изолятор и предлагает потрясающую возможность настройки магнитных свойств. Возможные применения предусмотрены в области хранения информации и передачи энергии.Новые эффекты все чаще обнаруживаются, когда разнородные материалы находятся в контакте («гибриды»), что часто приводит к совершенно новым явлениям, материалам с полезными функциями или способности ощущать или контролировать важные свойства материала. В центре внимания данного исследования — гибридный материал, состоящий из тонкой пленки никеля на подложке из оксида ванадия; этот гибридный материал проявляет магнитные свойства в отличие от любого другого магнитного материала.
В этом случае магнитная коэрцитивность (определяемая как сопротивление изменению направления магнитных полей для ферромагнитного материала) никеля раскрывает понимание того, как оксид ванадия превращается из электрического проводника в изолятор, называемый переход металл-изолятор (MIT).В свою очередь, MIT можно использовать для контроля коэрцитивной силы никеля.
Оксид ванадия MIT является совпадением со структурным изменением при четко определенной температуре «перехода». В термической средней точке перехода кристаллиты обеих фаз сосуществуют в равных частях, что приводит к максимальной структурной энтропии.Возникающая в результате неоднородность оксидной структуры вызывает напряжения в никелевой (или другой магнитной) пленке, нанесенной сверху.
Это обеспечивает прочную связь между коэрцитивной силой никеля и беспорядком в оксиде. Коэрцитивная сила низкая, когда оксид структурно однороден (выше и ниже MIT), и высокая, когда он максимально разупорядочен в середине перехода.
Таким образом, магнитные свойства никеля открывают окно в процесс MIT. В свою очередь, MIT позволяет резко контролировать немагнитную коэрцитивную силу, которая изменяется на несколько сотен процентов в узком диапазоне температур 10 К, в отличие от любого другого известного магнитного материала.
Возможные применения были предусмотрены в двух важных, разрозненных областях, связанных с энергией: магнитная запись с приводом от энергии и самовосстанавливающиеся ограничители тока повреждения.Управление науки Министерства энергетики США, фундаментальные энергетические науки (аспекты магнетизма) и Управление научных исследований ВВС США (исследования, связанные с оксидами).