Figura 1:a) Alla rinfusa, (Pt, Pd)CoO2 può essere pensato come una pila alternata di strati metallici e isolanti. La carica polare sulla superficie terminata con CoO2 rende tuttavia metallico lo strato superficiale, e gli consente di ospitare stati notevolmente diversi da quelli del cristallo bulk. La ragione alla base delle affascinanti proprietà di questi stati sono gli ottaedri di CoO2 in superficie (Fig 1b). È energeticamente più favorevole per gli elettroni saltare attraverso l'ossigeno di superficie (rosa) che attraverso l'ossigeno sotto la superficie (viola), introducendo così una grande scala energetica di rottura della simmetria di inversione. Questo a sua volta consente lo sviluppo di un massimo spin-splitting, raggiungendo la dimensione dell'accoppiamento spin-orbita atomica, come mostrato dalla misurazione della fotoemissione (Fig 1c). Credito:Università di St Andrews
La ricerca condotta dall'Università di St Andrews per sviluppare un percorso per creare stati di superficie con una differenza di energia massima tra elettroni con spin diversi potrebbe aiutare a progettare materiali da utilizzare nei dispositivi elettronici di nuova generazione.
In pubblicazione domani su Natura (28 settembre), ricercatori dell'Università di St Andrews e del Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids di Dresda, in collaborazione con lo staff di beamline di Diamond Light Source ed Elettra in Italia, descritto un nuovo percorso per massimizzare lo spin-splitting degli stati di superficie.
Le superfici dei materiali possono ospitare proprietà elettroniche uniche, dove gli elettroni si comportano in modo molto diverso dall'interno. In particolare, le simmetrie intrinsecamente rotte della superficie rispetto alla massa del campione consentono una separazione degli stati energetici in base al loro spin. Lo spin splitting è al centro di una serie di nuovi dispositivi elettronici proposti, dove è possibile utilizzare sia la carica che lo spin degli elettroni. Questa tecnologia potrebbe portare a un trasferimento e un'archiviazione dei dati più efficienti. Però, per rendere possibile questo sviluppo, è necessario prima comprendere la fisica alla base dello spin-splitting, e in particolare come massimizzare l'entità dell'effetto.
Considerando le gerarchie delle scale energetiche nel sistema, il team di ricerca ha identificato che una situazione di massima divisione dello spin potrebbe essere realizzata avendo prima una scala energetica molto ampia associata alla rottura della simmetria di inversione in superficie. Hanno quindi misurato la struttura elettronica di PtCoO 2 , PdCoO 2 e PdRhO 2 , tutti appartenenti alla famiglia delafossite dei materiali a strati di ossido, e ha riscontrato un significativo spin-splitting, dimostrando che questo scenario può davvero essere realizzato. Il loro risultato fornisce un principio utile per la progettazione di nuovi materiali con superfici e stati di interfaccia interessanti e potenzialmente utili
Credito:Università di St Andrews
L'autrice principale Veronika Sunko dell'Università di St Andrews, ha dichiarato:"È importante considerare le gerarchie energetiche, e poi trovare una struttura in cui ci siano naturalmente grandi scale energetiche associate alla rottura della simmetria di inversione in superficie."
