Os pesquisadores desenvolveram um novo material de óxido, Ca₃ Co₃ O₈ , através da manipulação de precisão atômica de óxidos correlacionados. Ele demonstrou uma notável combinação de propriedades – ferromagnetismo, distorção polar e metalicidade, que destaca os metais polares e desperta um interesse científico significativo.



Esta conquista foi publicada em Nature Materials . A colaboração incluiu o professor Sheng Zhigao dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), a equipe do professor Yu Pu da Universidade de Tsinghua e usuários do Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) do HFIPS.

No entendimento tradicional, a polarização elétrica e a ordem magnética nos materiais eram vistas como mutuamente exclusivas. No entanto, o conceito de metais polares foi proposto, sugerindo que estes materiais poderiam exibir simultaneamente polarização elétrica e propriedades metálicas.

A integração do ferromagnetismo em metais polares continua a ser um desafio, pois envolve reconciliar a contradição inerente entre polarização, ferromagnetismo e metalicidade dentro de um único material, representando um obstáculo científico significativo.

Neste estudo, os pesquisadores exploraram o uso de poliedros de oxigênio para controlar as propriedades dos materiais, levando à criação de um novo óxido funcional quase bidimensional denominado Ca₃ Co₃ O₈ . Este material combina características da estrutura Ruddlesden-Popper (RP) de camada dupla e da estrutura brownmillerita (BM).

Eles usaram o sistema de teste óptico não linear do SHMFF para confirmar a ordem de polarização significativa em Ca₃ Co₃ O₈ . Eles descobriram que o deslocamento dos íons Co no octaedro CoO6 de camada dupla foi o principal contribuinte para a polaridade.

Aproveitando o sistema magnético resfriado a água do SHMFF para testes de transporte elétrico, a equipe também observou um efeito Hall topológico significativo no material.

Estes resultados fornecem uma plataforma de material ideal para a exploração de propriedades correlacionadas elétricas e magnéticas e oferecem uma nova perspectiva para o projeto de óxidos correlacionados.

O robusto efeito Hall topológico neste material não apenas avança na compreensão de materiais e interações magnéticas, mas também oferece potencial para pesquisas fundamentais e exploração de aplicações em spintrônica, de acordo com a equipe.