Los científicos japoneses se han topado con un método simple para controlar la introducción de defectos, llamadas 'capas de vacantes, "en oxinitruros de perovskita, provocando cambios en sus propiedades físicas. El enfoque, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , podría ayudar en el desarrollo de fotocatalizadores.

Los oxinitruros son compuestos inorgánicos formados por oxígeno, nitrógeno y otros elementos químicos. Han ganado mucha atención en los últimos años por sus interesantes propiedades, con aplicaciones en dispositivos ópticos y de memoria, y en reacciones fotocatalíticas, por ejemplo.

En 2015, El químico de estado sólido Hiroshi Kageyama del Instituto de Ciencias Integradas de Materiales Celulares (iCeMS) de la Universidad de Kyoto y su equipo informaron que encontraron una manera de fabricar oxinitruros utilizando un proceso de tratamiento de amoníaco a temperatura más baja que el método convencional que requiere más de 1, 000 grados C). El nuevo proceso produjo un polvo policristalino con capas de átomos de oxígeno faltantes, conocidos como planos de vacancia de oxígeno.

El equipo quería examinar las propiedades físicas de este oxinitruro, por lo que lo cultivaron como una película delgada de cristal único sobre un sustrato. "Pero las capas de oxígeno libre en la película resultante estaban en un plano diferente al del polvo original, "Dice Kageyama. Se preguntaban si el sustrato subyacente influía en la orientación de las capas libres de oxígeno.

El equipo cultivó una película de óxido de estroncio y vanadio (SrVO ₃ ) en diferentes sustratos y lo trató con amoníaco a una temperatura baja de 600 grados C. El plano de las capas de vacantes de oxígeno y su periodicidad (la frecuencia con la que aparecen dentro de las otras capas de la película) cambiaron dependiendo del grado de desajuste entre la 'celosía deformaciones 'en el sustrato y la película suprayacente. La deformación de celosía es una fuerza aplicada por el sustrato que hace que los átomos de un material se desplacen ligeramente con respecto a su posición normal.

"Aunque los químicos de estado sólido han sabido que los planos con defectos de oxígeno juegan un papel importante en el cambio de las propiedades de los óxidos, como inducir superconductividad, no hemos podido controlar su formación antes, "Dice Kageyama.

Los óxidos se sintetizan típicamente mediante reacciones a alta temperatura, dificultando el control de sus estructuras cristalinas. Usar una temperatura y una tensión más bajas en este experimento fue clave para el éxito.

"Nuestro equipo desarrolló un método para crear y controlar la dirección y periodicidad de las capas libres de oxígeno en óxidos de película delgada simplemente aplicando tensión, ", Dice Kageyama." Dado que la energía de deformación es enormemente grande, tan grande como miles de grados Celsius, podemos usarlo para estabilizar estructuras novedosas que de otro modo no se forman ".

Kageyama dice que sería interesante investigar cómo cambia el grosor de la película de óxido, o la temperatura y el tiempo de reacción, también podría afectar la orientación y periodicidad de las capas de oxígeno vacante.