Transistor agli ioni di litio con elettrolita solido. Novità gratuite sulla Biblioteca Tecnica

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Transistor a elettrolita solido agli ioni di litio

22.11.2020

Una delle aree più calde della fisica applicata, la spintronica, si occupa di dispositivi che utilizzano lo spin degli elettroni per svolgere funzioni utili. Tuttavia, misurare questa proprietà quantistica fondamentale e, in generale, manipolarla rimane un compito difficile.

I risultati dello studio, condotto da un team di scienziati dell'Università di Tokyo e del National Institute of Materials Science (NIMS), dovrebbero aiutare ad affrontare alcuni dei limiti degli attuali dispositivi spintronici, come il consumo eccessivo di energia, le basse temperature di esercizio, e la necessità di materiali rari e costosi.

Gli ingegneri giapponesi hanno presentato una strategia semplice ma efficace per modificare l'angolo di magnetizzazione in un tipico materiale ferromagnetico, la magnetite (Fe3O4).

Il team è stato in grado di progettare un transistor redox (redox) contenente un sottile film di magnetite su ossido di magnesio e un elettrolita di silicato di litio solido con un'aggiunta di microzirconio. L'introduzione di ioni di litio in un elettrolita solido ha permesso di ottenere la rotazione dell'angolo di magnetizzazione a temperatura ambiente e di modificare significativamente la densità dei portatori di elettroni. Questa rotazione della magnetizzazione è causata da un cambiamento nell'accoppiamento spin-orbita dovuto all'iniezione di elettroni nel ferromagnete.

A differenza dei precedenti tentativi di controllare l'angolo di magnetizzazione, che utilizzavano forti campi magnetici esterni o correnti di spin, il nuovo approccio si basa su una reazione elettrochimica reversibile. Dopo aver applicato una tensione esterna, gli ioni di litio migrano dall'elettrodo superiore (ossido di cobalto di litio) attraverso l'elettrolita nello strato di magnetite. Gli ioni vengono introdotti nella struttura di questo materiale, formando il composto LixFe3O4 e provocano una notevole rotazione del suo angolo di magnetizzazione a causa dei cambiamenti nei portatori di carica.

Utilizzando questo effetto, negli esperimenti è stato possibile modificare in modo reversibile l'angolo di magnetizzazione di circa 10°. Gli autori sono riusciti, aumentando il voltaggio, a ruotare la magnetizzazione anche di 56°, tuttavia tali variazioni non erano più completamente reversibili a causa delle distorsioni della struttura cristallina causate dalla sua sovrasaturazione con ioni di litio.

Il dispositivo risultante ha un design relativamente semplice, è facile da produrre industrialmente. La capacità di controllare la magnetizzazione a temperatura ambiente avvicina in modo significativo l'aspetto di apparecchiature spintronice economiche per un'ampia gamma di problemi pratici.

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

Con lo sviluppo della tecnologia e l’uso crescente dell’elettronica, la questione della creazione di fonti energetiche efficienti e sicure sta diventando sempre più urgente. I ricercatori dell’Università del Queensland hanno svelato un nuovo approccio alla creazione di batterie a base di zinco ad alta potenza che potrebbero cambiare il panorama del settore energetico. Uno dei problemi principali delle tradizionali batterie ricaricabili a base d’acqua era il loro basso voltaggio, che ne limitava l’utilizzo nei dispositivi moderni. Ma grazie ad un nuovo metodo sviluppato dagli scienziati, questo inconveniente è stato superato con successo. Nell'ambito della loro ricerca, gli scienziati si sono rivolti a uno speciale composto organico: il catecolo. Si è rivelato un componente importante in grado di migliorare la stabilità della batteria e aumentarne l'efficienza. Questo approccio ha portato ad un aumento significativo della tensione delle batterie agli ioni di zinco, rendendole più competitive. Secondo gli scienziati, tali batterie presentano numerosi vantaggi. Hanno b ... >>

Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

La birra, essendo una delle bevande alcoliche più comuni, ha un gusto unico, che può cambiare a seconda della temperatura di consumo. Un nuovo studio condotto da un team internazionale di scienziati ha scoperto che la temperatura della birra ha un impatto significativo sulla percezione del gusto alcolico. Lo studio, condotto dallo scienziato dei materiali Lei Jiang, ha scoperto che a diverse temperature, le molecole di etanolo e acqua formano diversi tipi di cluster, che influenzano la percezione del gusto alcolico. A basse temperature si formano più grappoli piramidali, che riducono l'asprezza del gusto dell'"etanolo" e rendono la bevanda meno alcolica. Al contrario, con l'aumentare della temperatura, i grappoli diventano più a catena, determinando un gusto alcolico più pronunciato. Questo spiega perché il gusto di alcune bevande alcoliche, come il baijiu, può cambiare a seconda della temperatura. I dati ottenuti aprono nuove prospettive per i produttori di bevande, ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

I liquidi ionici stanno cercando un modo per gli uomini d'affari britannici 28.07.2009

I liquidi ionici sono una delle due aree principali della chimica "verde" (la seconda è il fluido supercritico). Si prevede che questi sali fusibili contribuiranno a sostituire molti dei solventi tossici e degli elettroliti attualmente utilizzati nell'industria. Come tutte le novità, queste sostanze trovano la loro strada nella pratica con difficoltà.

Per semplificare le cose, il 3 giugno 2009, gli scienziati dell'Università di Leicester hanno lanciato una struttura chiamata Ionic Liquid Demonstrator, un insieme di dispositivi semiindustriali che possono essere utilizzati per sviluppare e dimostrare tecnologie correlate. La base dei liquidi Leicester è la vitamina B4, cloruro di colina.

Questa sostanza è considerata innocua, in ogni caso non sono imposte restrizioni al suo utilizzo. Aggiungendo sali e altre sostanze alla vitamina fusa, è possibile ottenere che le sue proprietà corrispondano a un compito particolare. Ora il dimostratore mostra le possibilità dei liquidi ionici nella lavorazione dei metalli: elettrolucidatura, elettroplaccatura e applicazione di rivestimenti di ossido. È noto che la galvanica è un'industria pericolosa e sporca con una grande quantità di rifiuti tossici.

"L'uso di liquidi ionici riduce i costi energetici, riduce l'inquinamento e migliora la qualità del prodotto", afferma il preside di chimica Andy Abbot. ".

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