Los sistemas Sandwich de óxidos de metal de transición de película delgada muestran propiedades sorprendentes en sus interfaces. En el caso del ejemplo paradigmático de Lanthan-Aluminate LaAlO3 y Strontium-Titanate SrTiO3 ambos materiales son aislantes y no magnéticos, mientras que su interfaz tienese ha observado que muestra ferromagnetismo, alta conductividad eléctrica e incluso superconductividad.
Ahora, el equipo de Manuel Bibes, CNRS Thales en Palaiseau, Francia, en colaboración con científicos de HZB alrededor de Sergio Valencia y varios grupos europeos, idearon un nuevo enfoque para adaptar las propiedades de la interfaz. Juntos diseñaron una serie de experimentos en la fuente de sincrotrónBESSY II para arrojar más luz sobre la aparición de tales cambios de propiedad, identificando una nueva "perilla" para su control.
Elementos de tierras raras influyen en la transferencia de carga
Las muestras, que produjo el equipo de Manuel Bibes, consistieron en un emparedado de 2 nm de titanato de gadolinio GdTiO3 y películas de "R" -Nickelate RNiO3, donde R es un elemento de tierras raras ". Tenemosha sido capaz de combinar dos óxidos de metales de transición muy diferentes: mientras que en el titanato, los electrones en los enlaces químicos están fuertemente localizados alrededor de los iones, en el lado del niquelato estos electrones se comparten entre los iones de níquel y oxígeno, y por lo tanto altamente covalentes, "ManuelBibes explica que, al juntar ambos materiales, se transfiere parte de la carga de la capa de titanato a la de nickelato. Investigaron este proceso de transferencia de carga para muestras que contienen diferentes elementos de tierras raras en la capa de nickelato como Lantano, Neodimio y Samario en BESSY II.
Sus resultados muestran que la transferencia de carga en la interfaz entre los materiales depende en gran medida del elemento de tierras raras en la capa de nickelate. Los diferentes elementos de tierras raras tienen diferentes radios atómicos tamaño. Esto modifica la interacción entre los átomos de Ni y Oy el grado de "covalencia" entre los cambios de Ni y O. Esto ya se sabía, pero ahora los científicos han observado que esto también afecta la carga transferida del GdTiO3 a la película de Nickelate. "Este es el resultado clave", Sergio Valencia deHZB explica: "Hemos encontrado una nueva" perilla ". La covalencia que se controla cambiando R controla la transferencia de carga entre el titanato y el nickelato".
Ferromagnetismo observado, superconductividad aún buscada
Ajustar la transferencia de carga de esta manera también podría permitir controlar la formación de nuevas fases interfaciales. Por ejemplo, los científicos observaron una nueva fase ferromagnética en la interfaz ". Nuestro trabajo puede ayudar en la búsqueda continua de superconductividad tipo cuprato en"Estructuras de nickelate", dice Valencia. "Esperamos que este estudio ayude a diseñar mejores interfaces para explorar nuevas y emocionantes fases de materia en las interfaces entre materiales covalentes", agrega Bibes.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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