confini del grano, che consistono in una disposizione periodica di unità strutturali e sono generalmente riconosciuti come una "fase" bidimensionale, " può esibire nuove proprietà che non esistono nel cristallo intrinseco bulk. L'alterata continuità del legame atomico ai bordi dei grani fa sì che l'ambiente chimico locale cambi drasticamente a poche celle unitarie, successivamente alterare l'attività elettrica locale, ordine magnetico o altre proprietà fisiche. Gli effetti del bordo grano sulle proprietà sono ancora più significativi negli ossidi complessi a causa delle interazioni sostanziali tra reticoli e altri parametri d'ordine. Perciò, una tale disomogeneità di materiali con bordi di grano può dominare l'intera risposta nei dispositivi su scala nanometrica e ha suscitato particolare interesse nella progettazione di nuovi dispositivi funzionali.

La natura dei difetti strutturali è determinata dalle disposizioni atomiche. Correlare le proprietà di un singolo dispositivo basato su difetti con la sua specifica struttura atomica è vitale e un prerequisito per l'applicazione del dispositivo. Però, rivelare sperimentalmente una tale relazione struttura-proprietà è molto impegnativo a causa della dimensione atomica e della complessità chimica e strutturale dei difetti, soprattutto per gli ossidi di perovskite che contengono più elementi.

In un nuovo articolo di ricerca pubblicato nella rivista con sede a Pechino Rassegna scientifica nazionale , scienziati dell'università di Pechino, Istituto di Fisica, Accademia cinese delle scienze, e l'Università di Tianjin presentano un meccanismo atomico di magnetoresistenza spin-valvola all'asimmetria SrRuO ₃ confine di grano. La struttura atomica asimmetrica è molto diversa dall'ipotesi comune basata sul prototipo di perovskite SrTiO ₃ . Le misurazioni di trasporto mostrano la magnetoresistenza della valvola di spin per la dimensione di centimetro e la larghezza inferiore a nm fabbricate Σ5(310) SrRuO ₃ confine di grano. La microscopia elettronica a trasmissione a scansione avanzata e la spettroscopia rivelano le sue disposizioni atomiche in base alle quali i primi calcoli dei principi rivelano le sue proprietà elettroniche.

Gli scienziati scoprono che a causa della distorsione dell'ottaedro Ru-O vicino al bordo asimmetrico del grano, L'orbitale di Ru d ricostruisce e determina la riduzione dei momenti magnetici e il cambiamento della polarizzazione di spin lungo il bordo del grano, formando una giunzione magnetica/non magnetica/magnetica. I calcoli collegano la struttura atomica con le proprietà di trasporto.

"I nostri risultati possono aiutarci a comprendere le proprietà di trasporto passate come la magnetoresistenza negativa e l'assenza di magnetoresistenza tunneling al SrRuO ₃ confine di grano, e prevedere anche nuovi effetti dello SrRuO ₃ bordo grano come l'accoppiamento magnetoelettrico interfacciale quando SrRuO ₃ viene utilizzato come elettrodo di fondo per la crescita di film sottili ferroelettrici." ha affermato il prof. Peng Gao, "In una prospettiva più ampia, il controllo della struttura del difetto su scala atomica può realizzare proprietà fisiche peculiari, fornendoci una nuova strategia per progettare dispositivi con nuove proprietà magnetiche a bassa dimensionalità utilizzando l'ingegneria dei confini".