拉伸金属为量子电子和自旋电子学应用创造材料

这项研究为科学家们为包括量子计算、微电子、传感器和能源催化在内的各种下一代应用开发更好的材料铺平了道路。

“这一突破代表了一项重大进步，在广泛的领域具有深远的影响，”该论文的资深作者、科学与工程学院教授BharatJalan说。

“它不仅提供了一种实现量子材料原子级精确合成的方法，而且还具有在各种应用中控制氧化还原途径的巨大潜力，包括电池或燃料电池中发生的催化和化学反应。”

“顽固”金属氧化物，例如基于钌或铱的氧化物，在量子信息科学和电子学的众多应用中发挥着至关重要的作用。然而，由于使用高真空工艺氧化金属存在固有困难，将它们转化为薄膜对研究人员来说一直是一个挑战。

在尝试使用传统的分子束外延合成金属氧化物时，研究人员偶然发现了一个突破性的发现，这是一种在超高真空室中产生单层材料的低能量技术。

他们发现，结合一种称为“外延应变”的概念——在原子水平上有效地拉伸金属——可以显着简化这些顽固金属的氧化过程。

“目前的合成方法有局限性，我们需要找到新的方法来进一步突破这些限制，以便我们能够制造出质量更好的材料，”该论文的第一作者和博士SreejithNair说。科学与工程学院学生。

“我们在原子尺度上拉伸材料的新方法是提高当前技术性能的一种方法。”

尽管研究团队以铱和钌为例，但他们的方法有可能生成任何难以氧化的金属的原子级精确氧化物。

研究人员与奥本大学、特拉华大学、布鲁克海文国家实验室、阿贡国家实验室和明尼苏达大学教授AndreMkhoyan的实验室的合作者合作，验证了他们的方法。

“当我们使用非常强大的电子显微镜仔细观察这些金属氧化物薄膜时，我们捕捉到了原子的排列并确定了它们的类型，”Mkhoyan解释道。“果然，它们很好地周期性排列，就像它们应该在这些结晶薄膜中一样。”