I ricercatori hanno progettato un nuovo materiale a base di ossido, Ca3 Co3 O8 , attraverso la manipolazione di precisione atomica di ossidi correlati. Ha dimostrato una straordinaria combinazione di proprietà:ferromagnetismo, distorsione polare e metallicità, che punta i riflettori sui metalli polari e suscita un notevole interesse scientifico.
Questo risultato è stato pubblicato in Nature Materials . La collaborazione ha incluso il Prof. Sheng Zhigao dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), il team del Professor Yu Pu dell'Università di Tsinghua e gli utenti della Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) presso HFIPS.
Nella comprensione tradizionale, la polarizzazione elettrica e l’ordine magnetico nei materiali erano visti come mutualmente esclusivi. Tuttavia, è stato proposto il concetto di metalli polari, suggerendo che questi materiali potrebbero mostrare contemporaneamente sia la polarizzazione elettrica che le proprietà metalliche.
L'integrazione del ferromagnetismo nei metalli polari rimane una sfida, poiché implica riconciliare la contraddizione intrinseca tra polarizzazione, ferromagnetismo e metallicità all'interno di un singolo materiale, ponendo un significativo ostacolo scientifico.
In questo studio, i ricercatori hanno esplorato l'uso dei poliedri dell'ossigeno per controllare le proprietà dei materiali, portando alla creazione di un nuovo ossido funzionale quasi bidimensionale chiamato Ca3 Co3 O8 . Questo materiale combina le caratteristiche della struttura Ruddlesden-Popper (RP) a doppio strato e della struttura brownmillerite (BM).
Hanno utilizzato il sistema di test ottico non lineare del SHMFF per confermare un significativo ordine di polarizzazione nel Ca3 Co3 O8 . Hanno scoperto che lo spostamento degli ioni Co nell'ottaedro CoO6 a doppio strato era il principale contributore alla polarità.
Sfruttando il sistema magnetico raffreddato ad acqua del SHMFF per i test sul trasporto elettrico, il team ha anche osservato un significativo effetto Hall topologico nel materiale.
Questi risultati forniscono una piattaforma materiale ideale per l'esplorazione delle proprietà correlate elettriche e magnetiche e offrono una nuova prospettiva per la progettazione di ossidi correlati.
Secondo il team, il robusto effetto Hall topologico in questo materiale non solo migliora la comprensione dei materiali e delle interazioni magnetiche, ma offre anche un potenziale per la ricerca fondamentale e l'esplorazione applicativa nel campo della spintronica.
