Уметност на правилно допингување
Од непроводен оксид до полупроводник
Целта на истражувачите за полупроводници е да развијат магнетни полупроводници со посилна магнетна интеракција, кои исто така се магнетни на собна температура и пошироко. Теоретски разгледувања укажуваат на титаниум оксид и цинк оксид како можни кандидати. И двата материјали се познати како додатоци на боите, на пример (оксидот на цинк е чисто бело). Тие се оптички транспарентни и се сметаат за повеќе изолатори отколку полупроводници.
Кобалт наместо титаниум
Без допинг тие не се магнетни. Меѓутоа, ако немагнетните метални јони титаниум (Ti) и цинк (Zn) се делумно заменети со магнетни метални јони, како што се манган, железо, кобалт или никел, тогаш постои оправдана надеж за вештачко генерирање на магнетизам во овие материјали. Дали ова навистина функционира, сепак, жестоко се расправа во науката.
Користејќи јони на кобалт вградени во титаниум или цинк оксид, научниците од Универзитетот Рур Бохум (РУБ) околу Хартмут Забел, професор по експериментална физика/физика на цврста состојба, го ставија тестот на тест. Заедно со руски колеги, тие шутираа тенки слоеви на титаниум оксид, како и цинк оксид во забрзувач на честички со јони на кобалт. Тие продираат длабоко околу 100 нанометри. По загревањето, сите јони на кобалт требаше да го пронајдат своето место во кристалната решетка и дефектите што беа создадени при јонско зрачење требаше да зараснат.
Х-зраци отпечаток од прст
Но, како проверувате дали функционирало? Како ги тестирате магнетните својства? Индивидуалните хемиски елементи и нивната концентрација во материјалите може да се детектираат со помош на анализа на флуоресценција на Х-зраци. Електроните во внатрешната орбита околу атомското јадро, т.н. К-школка на атомите, се возбудени со помош на Х-зраци или електронско бомбардирање, така што тие летаат надвор од школката, оставајќи јаз со електроните од лушпите уште надвор се надополнува.
Сега можете или да ја измерите енергијата на електроните што излегуваат или енергијата што се ослободува кога празнините во К-обвивката се пополнуваат со надворешни електрони во форма на флуоресцентно зрачење. Секој елемент носи многу карактеристични резултати од мерењето, јасни како отпечаток од прст. При висока резолуција, може да се идентификува не само хемискиот елемент, туку и хемиската средина во која се наоѓа. Истражувачите потоа можат да разликуваат, на пример, дали железото е присутно како метал или како оксид.
Она што овој метод не го прави е, сепак, да утврди дали металот е исто така магнетски. За да го направат ова, истражувачите прво мораа да развијат нов метод.