Onderzoek onder leiding van de Universiteit van St. Andrews om een ​​route te ontwikkelen om oppervlaktetoestanden te creëren met een maximaal energieverschil tussen elektronen met verschillende spins, zou kunnen helpen bij het ontwerpen van materialen voor gebruik in elektronische apparaten van de nieuwe generatie.

Wordt morgen gepubliceerd in Natuur (28 sept), onderzoekers van de Universiteit van St. Andrews en het Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids in Dresden, in samenwerking met beamline medewerkers van Diamond Light Source en Elettra in Italië, beschreef een nieuwe route om de spin-splitsing van oppervlaktetoestanden te maximaliseren.

De oppervlakken van materialen kunnen unieke elektronische eigenschappen bevatten, waar de elektronen zich heel anders gedragen dan het interieur. Vooral, de intrinsiek gebroken symmetrieën van het oppervlak in vergelijking met het grootste deel van het monster zorgen voor een scheiding van energietoestanden volgens hun spin. De spin-splitsing vormt de kern van een aantal voorgestelde nieuwe elektronische apparaten, waarbij zowel lading als spin van elektronen kunnen worden gebruikt. Deze technologie kan leiden tot efficiëntere gegevensoverdracht en -opslag. Echter, om deze ontwikkeling mogelijk te maken, het is noodzakelijk om eerst de onderliggende fysica van spin-splitsing te begrijpen, en in het bijzonder hoe de omvang van het effect te maximaliseren.

Door rekening te houden met de hiërarchieën van energieschalen in het systeem, het onderzoeksteam identificeerde dat een maximale spin-splitsingssituatie zou kunnen worden gerealiseerd door eerst een zeer grote energieschaal te hebben die verband houdt met het breken van de inversiesymmetrie aan het oppervlak. Vervolgens hebben ze de elektronische structuur van PtCoO . gemeten ₂ , PdCoO ₂ en PdRhO ₂ , allemaal behorend tot de delafossite-familie van gelaagde oxidematerialen, en vond een significante spin-splitsing, bewijzen dat dit scenario inderdaad kan worden gerealiseerd. Hun resultaat geeft een bruikbaar principe voor het ontwerpen van nieuwe materialen met interessante en potentieel bruikbare oppervlakken en interfacetoestanden

Hoofdauteur Veronika Sunko aan de Universiteit van St. Andrews, zei:"Het is belangrijk om rekening te houden met de energiehiërarchieën, en dan een structuur te vinden waar er van nature grote energieschalen zijn die verband houden met de inversiesymmetrie die aan het oppervlak breekt."