p Impressão artística da camada condutora que aparece na interface entre um cristal de SrTiO3 e uma camada de LaAlO3. Os átomos Sr estão em vermelho, aqueles de Ti em azul, aqueles de O em verde, os de La em amarelo e os de Al em violeta. © M. Lopes, Universidade de Genebra.
p Como pode uma interface eletricamente condutora aparecer na junção entre dois materiais que não conduzem eletricidade? Desde que tal fenômeno foi descoberto em 2004, hipóteses conflitantes foram apresentadas a fim de responder a esta pergunta, cada um com seus fervorosos apoiadores e críticos. Uma equipe internacional que reúne pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI), a Universidade de Genebra (UNIGE) e o Departamento de Física Teórica dos Materiais da Universidade de Liege esclareceram o debate. p Esses pesquisadores mostraram que a condutividade resulta de um efeito intrínseco à junção entre os dois materiais, refutando a hipótese alternativa de uma origem extrínseca ligada à presença de imperfeições introduzidas durante a junção em desenvolvimento. A interface entre esses dois compostos possui propriedades elétricas e magnéticas fascinantes que permitem vislumbrar um certo número de aplicações nas áreas da eletrônica e da informática. Os resultados foram publicados na revista
Nature Communications .
p Em 2004, pesquisadores descobriram uma camada condutora na interface entre dois óxidos isolantes, SrTiO
3 e LaAlO
3 . Após vários anos de intensa pesquisa, as origens da condutividade ainda permanecem controversas.
p Uma escola de pensamento vincula essa condução a propriedades intrínsecas à junção. Em termos simplistas, a natureza química diferente dos átomos que compõem SrTiO
3 e LaAlO
3 é considerado responsável por um desequilíbrio na carga elétrica em uma parte ou outra da interface. Para compensar esse desequilíbrio, a teoria prevê que, para uma espessura crítica de LaAlO
3 , o sistema eletrônico se reorganizará transferindo elétrons para a interface, tornando-o assim condutor.
p Uma visão atômica da interface entre um cristal de SrTiO3 e uma camada de LaAlO3. Os átomos Sr estão em vermelho, aqueles de Ti em azul, aqueles de O em verde, os de La em amarelo e os de Al em roxo. © M. Lopes, Universidade de Genebra.
p Esta explicação, que atende pelo nome de "modelo de catástrofe polar", contraria a ideia de que imperfeições, inerente ao crescimento da camada de LaAlO
3 , está na raiz de um doping químico da região da interface e gera a camada condutora.
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O experimento apropriado
p Para esclarecer essa polêmica, a equipe de pesquisadores elaborou um experimento que permite que uma previsão fundamental de "catástrofe polar" seja testada a fim de validar esta explicação.
p O experimento consistiu em substituir um dos materiais, LaAlO
3 , por sua liga com o outro composto, modificando assim o desequilíbrio de carga na interface. Na Universidade de Liege, Denis Fontaine e Philippe Ghosez teoricamente previram o efeito dessa mudança na espessura crítica. Os grupos PSI e UNIGE produziram amostras e mediram-nas. Esses experimentos mostraram que a relação entre a espessura crítica e a composição da liga combinava perfeitamente com a previsão teórica, demonstrando as origens intrínsecas do fenômeno.
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Numerosas aplicações à vista
p Essa interface condutiva pode desempenhar um papel importante em aplicações futuras, como transistores ou sensores. O fato de as origens da condutividade serem intrínsecas ao sistema é uma vantagem para o desenvolvimento de eletrônicos baseados em óxidos.
