(a) Las medidas de transporte. (b) Una imagen de microscopía electrónica de resolución atómica que muestra la configuración aniónica y catiónica del límite de grano de SrRuO3. Los cálculos de los primeros principios puentean la relación estructura-propiedad. Crédito:Science China Press
Los límites de grano, que consisten en una disposición periódica de unidades estructurales y generalmente se reconocen como una fase "bidimensional, "puede exhibir propiedades novedosas que no existen en el cristal a granel intrínseco. La continuidad alterada del enlace atómico en los límites de los granos hace que el ambiente químico local cambie drásticamente en unas pocas celdas unitarias, posteriormente alterar la actividad eléctrica local, orden magnético u otras propiedades físicas. Los efectos del límite de grano en las propiedades es aún más significativo en los óxidos complejos debido a las interacciones sustanciales entre las celosías y otros parámetros de orden. Por lo tanto, tal falta de homogeneidad de los materiales con límites de grano puede dominar toda la respuesta en los dispositivos a nanoescala y ha ganado un interés particular en el diseño de nuevos dispositivos funcionales.
La naturaleza de los defectos estructurales está determinada por arreglos atómicos. Correlacionar las propiedades de un solo dispositivo basado en defectos con su estructura atómica específica es vital y un requisito previo para la aplicación del dispositivo. Sin embargo, revelar experimentalmente tal relación estructura-propiedad es muy desafiante debido al tamaño atómico y la complejidad química y estructural de los defectos, especialmente para los óxidos de perovskita que contienen múltiples elementos.
En un nuevo artículo de investigación publicado en Beijing, Revista Nacional de Ciencias , científicos de la Universidad de Pekín, Instituto de Física, Academia china de ciencias, y la Universidad de Tianjin presentan un mecanismo atómico de magnetorresistencia de válvula giratoria en la asimetría SrRuO 3 límite de grano. La estructura atómica asimétrica es muy diferente de la suposición común basada en el prototipo de perovskita SrTiO 3 . Las medidas de transporte muestran la magnetorresistencia de la válvula de giro para el tamaño de un centímetro y un ancho inferior a nm fabricado Σ5 (310) SrRuO 3 límite de grano. La microscopía y espectroscopía electrónica de transmisión de barrido avanzado revelan sus arreglos atómicos basados en los cuales los primeros cálculos de principios revelan sus propiedades electrónicas.
Los científicos encuentran que debido a la distorsión del octaedro Ru-O cerca del límite de grano asimétrico, El orbital Ru d reconstruye y da como resultado la reducción de los momentos magnéticos y el cambio de la polarización del espín a lo largo del límite del grano, formando una unión magnética / no magnética / magnética. Los cálculos unen la estructura atómica con las propiedades de transporte.
"Nuestros hallazgos pueden ayudarnos a comprender las propiedades de transporte pasadas, como la magnetorresistencia negativa y la ausencia de magnetorresistencia de túnel en SrRuO 3 límite de grano, y también predecir nuevos efectos del SrRuO 3 límite de grano como el acoplamiento magnetoeléctrico interfacial cuando SrRuO 3 se utiliza como electrodo inferior para el crecimiento de películas delgadas ferroeléctricas ". El profesor Peng Gao dijo:"En una perspectiva más amplia, El control de la estructura del defecto a escala atómica puede realizar propiedades físicas peculiares, brindándonos una nueva estrategia para diseñar dispositivos con nuevas propiedades magnéticas de baja dimensión mediante el uso de ingeniería de límites ".
