Bir araştırma ekibi, daha önce bu manyetik davranış için tanınmayan bir bileşik olan saf vanadyum oksitte geleneksel mıknatısların önemli bir özelliği olan ferromanyetizmayı indüklemeyi başardı. Bir dizi deneyle, ekip vanadyum iyonlarının oksidasyon durumunu tam olarak ayarlayarak, elementin manyetik olarak davranmaya teşvik edebileceğini doğruladı.
Araştırma dergide yayınlandı Gelişmiş fonksiyonel malzemeler. Ekip, Dgist Fizik ve Kimya Bölümü’nden Profesör Chun-Yeol You tarafından yönetildi.
Vanadyum oksit (VO), elektriksel iletkenliğinin sıcaklığa bağlı olarak önemli ölçüde değiştiği bir fenomen olan metal-izülatör geçişi (MIT) ile yaygın olarak bilinir. Elektronik özellikleri kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, manyetik özellikleri – özellikle ferromanyetizma olasılığı – büyük ölçüde keşfedilmemiş. VO tipik olarak manyetik bir malzeme olarak uygulamasını sınırlayan antiferromanyetik veya paramanyetik davranış sergiler.
Doping uygulanmadan veya yapısal kusurlar getirmeden ekip, saf vanadyum oksidin sadece oksidasyon durumunu değiştirerek ferromanyetik olup olamayacağını araştırdı. Bunu başarmak için, metalik vanadyumun ince katmanlarını biriktirdiler ve farklı oksidasyon seviyelerine sahip ince filmler üreterek oksijen konsantrasyonunu sistematik olarak ayarladılar.
Sonuçlar net bir eğilim ortaya çıkardı: düşük oksidasyon durumları daha güçlü ferromanyetik davranışa yol açarken, daha yüksek oksidasyon durumları onu azalttı. Özellikle, farklı oksidasyon durumlarındaki (örn. Vanadyum (III) ve vanadyum (IV)) malzeme içinde bir arada bulunduğunda ferromanyetizma gözlenmiştir. Bu ferromanyetik davranış lokalize bölgelerde ortaya çıktı ve yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) tahminleri ile tutarlıydı ve deneysel sonuçların geçerliliğini güçlendirdi.
Daha önce, genellikle vanadyum oksitte ferromanyetizmanın elde edilmesinin kimyasal doping veya yapısal kusurlar gibi dışsal faktörler gerektirdiğine inanılıyordu. Bununla birlikte, bu çalışma, manyetik özelliklerin sadece oksidasyon kontrolü ile tasarlanabileceğini ve vanadyum oksitinin anlaşılmasında önemli bir atılımı temsil edebileceğini göstermektedir.
Profesör, “Vanadyum iyonlarının karma değerlik durumunun ferromanyetizma üretilmesinde kritik bir rol oynadığını doğruladık ve bu özellik, oksidasyon seviyelerini kontrol ederek ince ayarlanabilir. Bu bulgular, gelişmiş manyetik materyaller geliştirmek için değerli tasarım ilkeleri sağlayabilir ve gelecek jenerasyon bilgileri için temel malzeme platformu oluşturulmaya yardımcı olabilir.”
