Ученые Санкт-Петербургского государственного университета в составе исследовательской группы доказали, что наноразмерные оксиды железа обладают уникальным потенциалом для создания биосенсоров и электронных устройств нового поколения.
Необычные свойства знакомого материала
Оксиды железа, известные как основа ржавчины, в наномасштабе раскрывают удивительные возможности для науки и техники. Экологичные, стабильные и технологичные материалы на их основе демонстрируют уникальные магнитные характеристики.
Прорыв в спинтронике
Эти соединения перспективны для спинтроники – революционного направления электроники. Здесь информация передается не только электрическим зарядом, но и магнитным состоянием электрона ("спином"). Такой подход обещает создание более быстрых, компактных и энергоэффективных приборов.
Чувствительные сенсоры будущего
Не менее важно применение нанооксидов железа в сенсорике. Материалы, способные детектировать мельчайшие изменения среды – от присутствия молекул до слабых магнитных полей – критически важны для биосенсоров и датчиков. Чем сложнее поверхность слоя, тем выше его чувствительность и точность.
Исследование магнитных особенностей
Специалисты Санкт-Петербургского государственного университета, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН и Дальневосточного федерального университета детально изучили, как условия синтеза влияют на магнитные свойства тонких пленок оксида железа.
Методы и результаты
Исследование включало несколько этапов. Сначала методом ультразвуковой паровой химической эпитаксии на сапфировых подложках вырастили исследуемые слои. Затем в ресурсных центрах Научного парка СПбГУ были экспериментально изучены их структура и магнитные свойства. Ключевую роль сыграла магнитно-силовая микроскопия, позволившая с высоким разрешением визуализировать распределение магнитных полей и зафиксировать формирование доменов и вихревых структур. На заключительном этапе проведены теоретические оценки магнитного состояния образцов.
Перспективные открытия
Результаты показали, что наличие буферного слоя нитрида галлия (GaN) значительно усиливает магнитные характеристики материала: повышается намагниченность насыщения, а вихревые магнитные структуры становятся более выраженными. Эти устойчивые образования способны долго сохранять свое состояние, что открывает широкие возможности как для хранения информации в спинтронных устройствах, так и для создания высокочувствительных элементов биосенсоров.
Работа выполнена с использованием оборудования ресурсных центров Научного парка СПбГУ: «Нанотехнологии», Центр микроскопии и микроанализа, «Инновационные технологии композитных наноматериалов».
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
