Os pesquisadores descobriram uma maneira de criar e controlar a direção e a periodicidade das camadas de vacância de oxigênio em cristais de oxinitreto a uma temperatura tão baixa quanto 600 ° C. Crédito:Mindy Takamiya / Kyoto University iCeMS
Cientistas japoneses descobriram um método simples para controlar a introdução de defeitos, chamados de 'camadas de vacância, "em oxinitretos de perovskita, levando a mudanças em suas propriedades físicas. A abordagem, publicado no jornal Nature Communications , poderia ajudar no desenvolvimento de fotocatalisadores.
Oxinitretos são compostos inorgânicos formados de oxigênio, nitrogênio e outros elementos químicos. Eles ganharam muita atenção nos últimos anos por causa de suas propriedades interessantes, com aplicativos em dispositivos ópticos e de memória, e em reações fotocatalíticas, por exemplo.
Em 2015, o químico de estado sólido Hiroshi Kageyama do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS) e sua equipe relataram que encontraram uma maneira de fabricar oxinitretos usando um processo de tratamento de amônia com temperatura mais baixa do que o método convencional que requer mais de 1, 000 graus C). O novo processo produziu um pó policristalino com camadas de átomos de oxigênio ausentes, conhecidos como planos de vacância de oxigênio.
A equipe queria examinar as propriedades físicas deste oxinitreto, então eles cresceram como um único filme fino de cristal em um substrato. "Mas as camadas de oxigênio vazio no filme resultante estavam em um plano diferente do pó original, "Kageyama diz. Eles se perguntaram se o substrato subjacente influenciava a orientação das camadas de vacância de oxigênio.
A equipe cresceu um filme de óxido de estrôncio vanádio (SrVO 3 ) em diferentes substratos e tratados com amônia a uma temperatura baixa de 600 graus C. O plano das camadas de vacância de oxigênio e sua periodicidade - com que frequência elas aparecem dentro das outras camadas do filme - mudaram dependendo do grau de incompatibilidade entre a 'rede cepas 'no substrato e no filme sobrejacente. A tensão da rede é uma força aplicada pelo substrato que faz com que os átomos de um material sejam ligeiramente deslocados em relação à sua posição normal.
"Mesmo que os químicos de estado sólido saibam que os aviões com defeito de oxigênio desempenham um papel importante na mudança das propriedades dos óxidos, como induzir supercondutividade, não fomos capazes de controlar sua formação antes, "Kageyama diz.
Os óxidos são normalmente sintetizados usando reações de alta temperatura, dificultando o controle de suas estruturas cristalinas. Usar uma temperatura e tensão mais baixas neste experimento foi a chave para o sucesso.
"Nossa equipe desenvolveu um método para criar e controlar a direção e a periodicidade das camadas de vacância de oxigênio em óxidos de filme fino simplesmente aplicando tensão, "Kageyama diz." Uma vez que a energia de deformação é enormemente grande, tão grande quanto milhares de graus Celsius, somos capazes de usá-lo para estabilizar novas estruturas que não se formam de outra forma. "
Kageyama diz que seria interessante investigar como as mudanças na espessura do filme de óxido, ou a temperatura e o tempo de reação, também pode afetar a orientação e a periodicidade das camadas de oxigênio vazio.
