La espintrónica es un campo que se ocupa de la electrónica que explota el espín intrínseco de los electrones y su momento magnético asociado para aplicaciones como la computación cuántica y los dispositivos de almacenamiento de memoria. Debido a su espín y magnetismo exhibidos en su transición de fase aislante-metal, los sistemas de electrones fuertemente correlacionados del óxido de níquel (NiO) se han explorado a fondo durante más de ocho décadas. El interés por sus propiedades antiferromagnéticas (AF) y de espín únicas ha resurgido últimamente, ya que el NiO es un material potencial para dispositivos espintrónicos ultrarrápidos.
A pesar de este aumento de popularidad, la exploración de sus propiedades magnéticas superficiales utilizando la técnica de difracción de electrones de baja energía (LEED) no ha recibido mucha atención desde la década de 1970. Para revisar la comprensión de las propiedades de la superficie, el profesor Masamitsu Hoshino y el profesor emérito Hiroshi Tanaka, ambos del Departamento de Física de la Universidad Sophia (Japón), revisaron la cristalografía LEED de superficie de NiO.
Los resultados de su estudio experimental cuantitativo que investiga la dispersión del intercambio coherente en Ni 2+ Los iones en NiO monocristalino de AF se informaron en The European Physical Journal D. .
Para el estudio, los investigadores tenían dos objetivos principales:mejorar las antiguas técnicas experimentales utilizadas para descifrar la dispersión coherente por intercambio de espín de electrones de baja energía por Ni 2+ . iones de NiO y proporcionar un análisis teórico fiable utilizando técnicas recientes.
En primer lugar, llevaron a cabo la caracterización cuantitativa de los átomos de la superficie del cristal de NiO utilizando el método LEED. Esto les permitió explorar la dependencia energética de LEED para la intensidad del "haz de medio orden" a través de espectros I-V. Al inspeccionar la curva I-V, los investigadores observaron una mejora de la resonancia, que se atribuyó al efecto de resonancia de onda superficial (ROE).
Esto llevó al equipo a analizar la dependencia de la temperatura de LEED en la intensidad máxima y las propiedades de giro de la superficie en condiciones de ROE, un estado en el que los haces difractados que se propagan emergen casi paralelos a la superficie del cristal.
Para construir una base teórica sólida (para aclarar los antecedentes teóricos), los investigadores utilizaron la teoría dinámica LEED (la más sofisticada) para interpretar los resultados experimentales y revelaron claramente la ROE tal como se observa en la curva I-V. La dependencia de la temperatura medida en un amplio rango de temperaturas permitió una comparación más cuantitativa con la teoría de campos moleculares convencional.
Este estudio no sólo logra reafirmar datos experimentales previos sobre la estructura del espín de la superficie y las propiedades magnéticas, sino que también proporciona por primera vez un espectro I-V de un haz de medio orden, las condiciones de ROE y la dependencia de la temperatura en un amplio rango de temperatura. /P>
"A diferencia de los materiales ferromagnéticos que exhiben magnetismo, los materiales AF, que no exhiben propiedades magnéticas como lo indica su disposición de espín, han sido considerados 'materiales inutilizables'. Sin embargo, ahora están renaciendo. Esta frase se usa a menudo ahora, y el "Los materiales inutilizables se derivaron de la conferencia del Premio Nobel de Néel (1970)", dijeron los investigadores cuando se les preguntó sobre la motivación detrás de revisar los experimentos NiO LEED.
"Además, esta investigación está en la cúspide de un tema de investigación clásico y nuevo que comenzó en la década de 1970 a través de una comunicación personal del premio Nobel Prof. N.F. Mott es conocido por sus avances en la investigación de aisladores Mott como el NiO, como se señala en el referencia."
Comentaron además:"Esta investigación es especializada, se centra en aspectos académicos y fundamentales, y no está destinada al público, sino que puede ayudar a dilucidar las propiedades físicas y químicas de materiales antiferromagnéticos prometedores".
Más información: Masamitus Hoshino et al, Dispersión coherente por intercambio de espín de electrones de baja energía por iones Ni2+ en cristal antiferromagnético NiO bajo resonancia de onda superficial:resultados experimentales y teóricos revisados, The European Physical Journal D (2023). DOI:10.1140/epjd/s10053-023-00773-8
Información de la revista: Revista Europea de Física D
Proporcionado por la Universidad Sophia
