p (Phys.org) - Dispositivos eletrônicos cada vez menores podem chegar a dimensões atômicas com a ajuda de óxidos de metal de transição, uma classe de materiais que parece ter de tudo:supercondutividade, magnetorresistência e outras propriedades exóticas. Essas possibilidades deixaram os cientistas animados para entender tudo sobre esses materiais, e encontrar novas maneiras de controlar suas propriedades nos níveis mais fundamentais. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Cornell e Brookhaven mostraram como trocar um óxido de metal de transição específico, um níquelato de lantânio (LaNiO ₃ ), de um metal para um isolante, tornando o material menos de um nanômetro de espessura.

p O time, que publicou suas descobertas na edição de abril da Nature Nanotechnology , inclui o pesquisador principal Kyle Shen, professor associado de física; primeiro autor Phil King, um recente pós-doutorado em Kavli em Cornell, agora no corpo docente da Universidade de St. Andrews; Darrell Schlom, o professor de química industrial Herbert Fisk Johnson; e co-autores Haofei Wei, Yuefeng Nie, Masaki Uchida, Carolina Adamo, e Shabo Zhu (Cornell), e Xi He e Ivan Božović (Laboratório Nacional de Brookhaven).

p Usando uma técnica de crescimento extremamente precisa chamada epitaxia de feixe molecular (MBE), King sintetizou amostras atomicamente finas de níquelato de lantânio e descobriu que o material muda abruptamente de metal para isolante quando sua espessura é reduzida para menos de 1 nanômetro. Quando esse limite é ultrapassado, sua condutividade - a capacidade dos elétrons de fluirem através do material - se apaga como uma luz, uma característica que pode ser útil em comutadores ou transistores em nanoescala, Shen disse.

p Usando um sistema único em Cornell, que integra o crescimento do filme MBE com uma técnica chamada espectroscopia de fotoemissão de ângulo resolvido (ARPES), King e colegas mapearam como os movimentos e interações dos elétrons no material mudaram através deste limite, variando a espessura de seus filmes de óxido átomo por átomo. Eles descobriram que quando os filmes tinham menos de 3 átomos de níquel de espessura, os elétrons formaram uma ordem incomum em nanoescala, semelhante a um tabuleiro de xadrez.

p Os resultados demonstram a capacidade de controlar as propriedades eletrônicas de óxidos de metais de transição exóticos em escala nanométrica, além de revelar as impressionantes interações cooperativas que governam o comportamento dos elétrons nesses materiais ultrafinos. Sua descoberta abre caminho para a fabricação de novos dispositivos eletrônicos avançados a partir de óxidos.