p Uma nova combinação de microscopia e processamento de dados deu aos pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, uma visão sem precedentes da superfície de um material conhecido por suas propriedades físicas e eletroquímicas incomuns. p A equipe de pesquisa liderada por Zheng Gai do ORNL examinou como o oxigênio afeta a superfície de uma manganita perovskita, um material complexo que exibe um comportamento magnético e eletrônico dramático. O novo caminho para entender o comportamento da superfície pode beneficiar os pesquisadores interessados ​​em usar uma ampla gama de materiais de óxidos correlacionados para aplicações como células de combustível sólido ou sensores de oxigênio.

p "As propriedades da superfície são fundamentais para qualquer aplicação sensível, porque a superfície controla a interação com o mundo exterior, "disse o co-autor Art Baddorf.

p Os resultados da equipe, publicado em Nature Communications , sublinham porque os materiais são chamados de "fortemente correlacionados":porque as funcionalidades químicas e físicas são acopladas, qualquer pequena alteração pode influenciar todo o sistema.

p "É como se o material tivesse muitos botões, e se você virar um, todas as propriedades mudam, "Gai disse." Você gira um botão diferente e tudo muda novamente. Acontece que a superfície é outro botão - você pode usá-lo para alterar as propriedades. "

p Os pesquisadores usaram microscopia de tunelamento de varredura de alta resolução para gerar imagens da superfície da manganita - até o nível de 30 picômetros. Um picômetro é um trilionésimo de metro. Eles então processaram os dados de imagem para determinar a posição de cada átomo e calcular os ângulos entre os átomos.

p "Saber onde os átomos estão posicionados mostra como eles estão interagindo, "Baddorf disse.

p Os "mapas de distorção" resultantes trouxeram à vista áreas estruturais chamadas de domínios que não eram facilmente identificados nas imagens brutas. Os mapas mostraram claramente como a presença de átomos de oxigênio forçou os átomos em um padrão xadrez conhecido como distorção Jahn-Teller. Gai diz que o estudo da equipe é a primeira vez que o fenômeno é observado na superfície de um material.

p "O oxigênio muda totalmente a energia da superfície, "Gai disse." Depois de introduzir o oxigênio, os elétrons não gostam de formar uma linha reta; eles ziguezagueiam para chegar a um estado de energia mais baixo. Essa distorção é um conceito muito comum em materiais a granel, mas ninguém foi capaz de mostrar esse efeito na superfície antes. "

p O estudo foi publicado como "Pedidos de Jahn-Teller induzidos quimicamente em superfícies de manganita." Os co-autores são Wenzhi Lin do ORNL, Paul Snijders, Thomas Ward, J. Shen, Stephen Jesse, Sergei Kalinin, e Arthur Baddorf; J.D. Burton e Evgeny Tsymbal da Universidade de Nebraska; e K. Fuchigami da IHI Corporation.

p Esta pesquisa foi conduzida em parte no Center for Nanophase Materials Sciences, uma facilidade de usuário do DOE Office of Science. O Office of Science do DOE apoiou a pesquisa. O trabalho na University of Nebraska-Lincoln foi apoiado pela National Science Foundation.