Óxidos funcionales para obtener dispositivos nuevos
La atención que actualmente reciben los óxidos funcionales por parte de los investigadores y la industria se debe a su amplia gama de aplicaciones, que abarca desde los dispositivos de memoria a la electrónica de alta frecuencia o los dispositivos de microondas sintonizables. La función clave de tales dispositivos es la velocidad de conmutación, siendo un importante escollo para su uso los procesos de relajación lentos. Las estructuras a escala nanoscópica de superficies e interficies activas juegan un papel crucial en la funcionalidad de los óxidos. En el proyecto financiado con fondos europeos «Electron probing of functional oxides» (EPOFO), los científicos investigaron los defectos estructurales de interficies de óxidos funcionales en configuraciones de dispositivos de película fina y sondearon las deficiencias de oxígeno existentes en las interficies. Además, identificaron y evaluaron experimentalmente las distribuciones de carga espacial resultantes de esos defectos que inhiben propiedades funcionales en las interficies y superficies. Con ello, los integrantes del proyecto EPOFO buscaban elucidar el papel de los defectos estructurales, las deficiencias de oxígeno y las distribuciones de carga espacial en la regulación de los procesos de relajación. Para resolver puntos importantes que gobiernan el rendimiento de sistemas de nanopartículas y heteroestructuras de película fina de óxidos funcionales, el equipo del proyecto evaluó técnicas de microscopía electrónica de transmisión (TEM). Los datos de TEM se analizaron exhaustivamente mediante cálculos teóricos. Es conocido que la funcionalidad catalítica de las nanopartículas está directamente vinculada a los centros activos superficiales que participan en la reacción. Mediante TEM y espectroscopía electrónica de pérdida de energía, los investigadores caracterizaron la superficie de catalizadores óxidos de tipo perovskita cuyos mecanismos de reacción permanecían sin desvelar hasta ese momento. Las conclusiones obtenidas del análisis mediante la teoría del funcional de la densidad revisten importancia por ser esos catalizadores los principales candidatos para sustituir los costosos catalizadores metálicos convencionales. Otros hallazgos del proyecto fueron los relativos a la falta de deformación elástica suficiente para conseguir un acoplamiento electromagnético fuerte en la interficie de un sistema de óxidos funcionales compuesto por un ferroeléctrico y un ferromagnético. En cualquier caso, los resultados confirmaron una actividad química suficiente entre ambos óxidos que podría permitir sintetizar interficies artificiales complejas. El proyecto EPOFO ha hecho contribuciones importantes a la optimización de futuras estructuras de óxidos artificiales para implantación en dispositivos operativos. El control a escala nanoscópica de las estructuras será de utilidad para investigar en más detalle la velocidad de conmutación de los dispositivos.
Palabras clave
Óxidos funcionales, velocidad de conmutación, procesos de relajación, superficies activas, sonda de electrones
