Figura 1:a) A granel, (Pt, Pd) El CoO2 se puede considerar como una pila alterna de capas metálicas y aislantes. Sin embargo, la carga polar en la superficie terminada en CoO2 hace que la capa superficial sea metálica, y le permite albergar estados notablemente diferentes a los del cristal a granel. La razón subyacente de las fascinantes propiedades de estos estados son los octaedros de CoO2 en la superficie (Fig. 1b). Es energéticamente más favorable que los electrones salten a través del oxígeno de la superficie (rosa) que a través del oxígeno del subsuelo (púrpura), introduciendo así una gran escala de energía de ruptura de la simetría de inversión. Esto, a su vez, permite que se desarrolle un máximo spin-splitting, alcanzando el tamaño del acoplamiento atómico espín-órbita, como se muestra en la medición de la fotoemisión (Fig. 1c). Crédito:Universidad de St Andrews
La investigación dirigida por la Universidad de St Andrews para desarrollar una ruta para crear estados de superficie con una diferencia de energía máxima entre electrones con diferentes espines podría ayudar a diseñar materiales para su uso en dispositivos electrónicos de nueva generación.
Se publicará mañana en Naturaleza (28 de septiembre), investigadores de la Universidad de St Andrews y el Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos en Dresde, en colaboración con el personal de la línea de luz de Diamond Light Source y Elettra en Italia, describió una nueva ruta para maximizar la división de espín de los estados de la superficie.
Las superficies de los materiales pueden albergar propiedades electrónicas únicas, donde los electrones se comportan de manera muy diferente al interior. En particular, las simetrías intrínsecamente rotas de la superficie en comparación con el grueso de la muestra permiten una separación de estados energéticos según su espín. La división de espín está en el corazón de una serie de nuevos dispositivos electrónicos propuestos, donde se pueden usar tanto la carga como el espín de los electrones. Esta tecnología podría conducir a una transferencia y almacenamiento de datos más eficientes. Sin embargo, para hacer posible este desarrollo, es necesario comprender primero la física subyacente de la división de espín, y en particular cómo maximizar la magnitud del efecto.
Al considerar las jerarquías de escalas de energía en el sistema, El equipo de investigación identificó que se podría lograr una situación de división de espín máxima si primero se tuviera una escala de energía muy grande asociada con la ruptura de la simetría de inversión en la superficie. Luego midieron la estructura electrónica de PtCoO 2 , PdCoO 2 y PdRhO 2 , todos pertenecientes a la familia delafosita de materiales de óxido en capas, y encontró una división de giro significativa, demostrando que este escenario sí se puede realizar. Su resultado proporciona un principio útil para el diseño de nuevos materiales con superficies y estados de interfaz interesantes y potencialmente útiles.
Crédito:Universidad de St Andrews
La autora principal Veronika Sunko de la Universidad de St Andrews, dijo:"Es importante tener en cuenta las jerarquías energéticas, y luego encontrar una estructura donde hay naturalmente grandes escalas de energía asociadas con la simetría de inversión que se rompe en la superficie ".
