Figura 1:a) Em massa, (Pt, Pd) CoO2 pode ser pensado como uma pilha alternada de camadas metálicas e isolantes. Carga polar na superfície terminada em CoO2, no entanto, torna a camada superficial metálica, e permite que ele hospede estados notavelmente diferentes daqueles do cristal em massa. A razão subjacente para as propriedades fascinantes desses estados são os octaedros de CoO2 na superfície (Fig. 1b). É energeticamente mais favorável para os elétrons saltarem através do oxigênio superficial (rosa) do que através do oxigênio subterrâneo (roxo), introduzindo assim uma grande escala de energia de quebra de simetria de inversão. Isso, por sua vez, permite que uma divisão de spin máxima se desenvolva, alcançando o tamanho do acoplamento spin-órbita atômica, conforme mostrado pela medição de fotoemissão (Fig 1c). Crédito:University of St Andrews
A pesquisa conduzida pela Universidade de St Andrews para desenvolver uma rota para criar estados de superfície com uma diferença máxima de energia entre elétrons com diferentes spins poderia ajudar a projetar materiais para uso em dispositivos eletrônicos de nova geração.
Para ser publicado amanhã em Natureza (28 de setembro), pesquisadores da Universidade de St Andrews e do Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos em Dresden, em colaboração com a equipe da linha de luz da Diamond Light Source e Elettra na Itália, descreveu uma nova rota para maximizar a divisão de spin dos estados de superfície.
As superfícies dos materiais podem hospedar propriedades eletrônicas exclusivas, onde os elétrons se comportam de maneira muito diferente do interior. Em particular, as simetrias intrinsecamente quebradas da superfície em comparação com o volume da amostra permitem uma separação dos estados de energia de acordo com seu spin. A divisão de spin está no cerne de uma série de novos dispositivos eletrônicos propostos, onde a carga e o spin dos elétrons podem ser usados. Essa tecnologia pode levar a uma transferência e armazenamento de dados mais eficientes. Contudo, para tornar este desenvolvimento possível, é necessário primeiro entender a física subjacente da divisão de spin, e, em particular, como maximizar a magnitude do efeito.
Ao considerar as hierarquias das escalas de energia no sistema, a equipe de pesquisa identificou que uma situação de divisão de spin máxima poderia ser realizada tendo primeiro uma escala de energia muito grande associada com a quebra de simetria de inversão na superfície. Eles então mediram a estrutura eletrônica do PtCoO 2 , PdCoO 2 e PdRhO 2 , todos pertencentes à família delafossite de materiais de óxido em camadas, e encontrou uma divisão de spin significativa, provando que este cenário pode de fato ser realizado. Seu resultado fornece um princípio útil para o projeto de novos materiais com superfícies e estados de interface interessantes e potencialmente úteis
Crédito:University of St Andrews
A autora principal Veronika Sunko da Universidade de St Andrews, disse:"É importante considerar as hierarquias de energia, e então encontrar uma estrutura onde existem naturalmente grandes escalas de energia associadas com a quebra de simetria de inversão na superfície. "
