Los científicos descubrieron que el PbFeO3 cristalizó en un estado único en el que una capa compuesta de iones Pb2 + estaba intercalada por dos capas que comprenden una mezcla de iones Pb2 + y Pb en una proporción de 3:1. Crédito:Nature Communications
Los óxidos de perovskita de metales de transición exhiben varias propiedades deseables, incluyendo superconductividad a alta temperatura y electrocatálisis. Ahora, Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio exploran la estructura y las propiedades de un óxido de perovskita, PbFeO 3 , en previsión de la distribución de carga inusual y las transiciones magnéticas exóticas mostradas por tales sistemas. Informan de dos de las transiciones magnéticas, con una transición distintiva por encima de la temperatura ambiente y analizar sus causas, abriendo puertas a posibles aplicaciones en la realización de nuevos dispositivos espintrónicos.
El advenimiento de la electrónica ha revolucionado nuestras vidas hasta un punto en el que es imposible imaginar el día a día sin depender de un dispositivo electrónico de alguna forma. Lo que es aún más notable, sin embargo, es que podemos mejorar estos dispositivos aún más aprovechando el "espín" del electrón, una propiedad que hace que el electrón se comporte como un imán, para crear dispositivos de memoria que sean más rápidos y consuman menos energía que la electrónica tradicional. Respectivamente, el campo dedicado a este esfuerzo, acertadamente llamado 'espintrónica, 'se basa en explotar el "estado de giro" del electrón. Sin embargo, controlar el efecto puede ser extremadamente complicado, un hecho que a menudo lleva a los científicos a buscar materiales con estados de giro ordenados.
Su atención se ha centrado recientemente en los óxidos de perovskita de metales de transición a base de plomo, una clase de materiales representados por PbMO 3 (donde la M indica ion de metal de transición 3d), que muestran transiciones de fase bastante interesantes en estados de giro, haciéndolos atractivos para aplicaciones prácticas.
En un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un equipo de científicos de China, Japón, Taiwán Suiza, Alemania, Francia, y nosotros., examinó el óxido de perovskita PbMO 3 , un recinto que ha eludido la inspección hasta ahora, debido a las dificultades para sintetizar muestras y resolver su estructura cristalina. "La familia de perovskita de PbMO3 exhibe distribuciones de carga complejas y RFeO 3 (R =tierras raras) muestra varias propiedades interesantes relacionadas con el espín, como la reorientación de giro ultrarrápida inducida por láser, por lo que esperamos una distribución de carga de características similares y transiciones de estado de giro ricas para PbMO 3 , "comenta el Prof. Masaki Azuma del Instituto de Tecnología de Tokio, Japón y el profesor Youwen Long de la Academia China de Ciencias, quien dirigió el estudio.
Al enfriar la muestra, Los científicos observaron por primera vez una transición ferromagnética débil (WFM) a 600 K, caracterizado por un orden de giro antiferromagnético inclinado (CAFM), y luego una transición de reorientación de giro (SR) continua en 418 K. Crédito:Nature Communications
Como consecuencia, el equipo investigó la estructura, estado de carga, y propiedades magnéticas de PbMO 3 utilizando una variedad de técnicas de caracterización y respaldado su observación con cálculos de la teoría funcional de densidad (DFT).
El equipo descubrió que PbMO 3 cristalizado en un estado único de "carga ordenada" en el que una capa de iones Pb2 + estaba intercalada por dos capas compuestas por una mezcla de Pb 2+ y Pb 4+ iones en una proporción de 3:1, a lo largo de la dirección de apilamiento de capas. Al enfriar la muestra desde alta temperatura, el equipo observó dos transiciones de fase magnética distintas:una transición ferromagnética débil que ocurre a 600 K (327 ° C) caracterizada por un orden de espín 'antiferromagnético inclinado' (espines vecinos dirigidos de manera opuesta), y una transición de reorientación de giro continua (SR) a 418 K (145 ° C).
La transición SR, aunque común en todas las RFeO 3 perovskitas, se destacó en este caso porque ocurrió a una temperatura mucho más alta en comparación con las de otras perovskitas, y, a diferencia de las interacciones magnéticas de R-Fe que se suelen identificar como la causa de esta transición, no existía tal contraparte en el caso de PbMO 3 . Para resolver el enigma, los científicos recurrieron a los cálculos de DFT, que reveló que el pedido de carga único en PbMO 3 condujo a la formación de dos Fe 3+ sub-redes con energías en competencia que, Sucesivamente, provocó la peculiar transición SR.
El equipo está encantado con estos hallazgos y sus implicaciones para futuras aplicaciones. "Nuestro trabajo proporciona una nueva vía para estudiar la fase de pedido de carga y la transición SR distintiva con aplicaciones potenciales en dispositivos espintrónicos debido a la alta temperatura de transición y el posible ajuste, "comenta el líder del equipo teórico, Prof. Hena Das.
Una cosa es segura:estamos un paso más cerca de hacer de la espintrónica la realidad del mañana.
