Control de nano-commutadors de níquel amb llum

Giordano Mattoni, investigador quàntic de TU Delft, i els seus col·laboradors han demostrat que la transició de fase nanoelèctrica en una classe de materials coneguda com nickelates pot ser controlada per llum làser. Les seves conclusions, que es van publicar a Physical Review Materials, són un pas important en el camp dels nous materials per a l'electrònica.

Els nickelates són una classe de materials d'estat sòlid amb un conjunt de propietats úniques, incloent-hi que poden experimentar una transició de fase des de la conducció fins a l’aïllament. En investigacions anteriors del MIT, Mattoni i els seus col·legues van mostrar com la transició d'aïllament de metalls es propagava al llarg d'aquests nickelates. En experiments recents, han demostrat que el MIT es pot controlar amb llum làser. Els materials amb propietats físiques reprogramables a nivell de no escala són molt buscats, però no estan disponibles.

Durant els seus experiments en un laboratori de recerca internacional al Regne Unit, els científics van dirigir polsos ultrarràpids amb una durada de 100 femtosegons en una mostra de NdNiO 3 (nickelate de neodimi). En enviar un pols molt ràpid i d'alta energia de la llum làser, es va elevar la temperatura de la mostra de 150 a 152 Kelvin per un petit instantani. Aquest petit augment de la temperatura va ser suficient per canviar la propietat del material de l'aïllament, augmentant la potència del làser, es podria controlar el material aïllant o metàl·lic que podria ser, i així controlar les seves propietats físiques.

Aquest control també és possible gràcies a una altra propietat del material: la histèresi (del grec per "retardat"). Per Escalfar-se o refredar-se, el material no segueix el mateix patró de transició. Es pot utilitzar aquest fenomen per bloquejar el material en una determinada fase. En la vida quotidiana, la histèresi s'utilitza per controlar els termòstats en sistemes de fred o calefacció central, per exemple. L'activació i la desactivació es controlen detectant la temperatura, de manera que així, els sistemes no s'activen o desconnecten contínuament.

Tot i que aquest estudi era fonamental, els materials en els quals es pot activar i desconnectar la conductivitat es podrien utilitzar per a commutadors i per circuits per a nous dispositius electrònics. Aquests materials es podrien utilitzar per a xarxes neuronals artificials. Fins ara, tots els desenvolupaments en el camp de la intel·ligència artificial s'han realitzat en programari. Si es pot executar algorismes directament amb algun tipus de maquinari, es pot crear realment alguna cosa semblant al cervell humà.

Font: Delft University of Technology