Een nieuw keramisch materiaal, een mangaanoxide, geleidt stroom slechts in bepaalde richtingen en biedt hierdoor nieuwe mogelijkheden op het gebied van 3D-elektronica. Dit stelt een internationaal onderzoeksteam onder leiding van het University College London (UCL) in haar publicatie in Nature.

Een metaal geleidt stroom in alle richtingen. Door er een draad van te maken en deze te isoleren, wordt een stroom in één richting gerealiseerd. Bij het keramiek La_1,6Sr_1,4Mn₂O₇ blijkt dit echter anders te liggen.

Met een Scanning Tunnelling Microscope (STM) waren Henrik Rønnow (ETH, Zürich) en Christoph Renner (UCL) in staat aan te tonen dat het keramiek zich als een ideale geleider gedraagt in het vlak parallel aan het oppervlak, maar als een isolator in de richting loodrecht op het oppervlak.

Dit abnormale gedrag wordt veroorzaakt doordat in keramiek de lading niet wordt gedragen door elektronen, maar door complexere, grotere objecten: polaronen. In mangaan ‘springen’ de buitenste elektronen over van orbitaal naar orbitaal. Zodra ze in een leeg orbitaal terechtkomen verstoren ze volgens het Jahn-Teller effect de symmetrie in de octraëdrische omringing van de naburige zuurstofatomen. Dit leidt tot een groter energieverschil tussen de orbitalen en het elektron wordt sterker gebonden; een polaron heeft zich gevormd.

Doordat deze ladingdragers veel groter zijn dan elektronen is de kans op ‘lekken’ – geleiding tussen gescheiden lagen – veel kleiner.

Bron: Persbericht University of London, 19 april 2006