Forskare har designat ett nytt oxidmaterial, Ca3 Co3 O8 , genom atomär precisionsmanipulation av korrelerade oxider. Den demonstrerade en anmärkningsvärd kombination av egenskaper – ferromagnetism, polär distorsion och metallicitet, som riktar strålkastarljuset på polära metaller och väcker betydande vetenskapligt intresse.
Denna prestation publicerades i Nature Materials . Samarbetet inkluderade professor Sheng Zhigao från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), professor Yu Pu:s team från Tsinghua University och användare av Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) vid HFIPS.
I traditionell förståelse sågs elektrisk polarisation och magnetisk ordning i material som ömsesidigt uteslutande. Men konceptet med polära metaller föreslogs, vilket tyder på att dessa material kan uppvisa både elektrisk polarisation och metalliska egenskaper samtidigt.
Att integrera ferromagnetism i polära metaller är fortfarande en utmaning, eftersom det innebär att förena den inneboende motsättningen mellan polarisation, ferromagnetism och metallicitet inom ett enda material, vilket utgör ett betydande vetenskapligt hinder.
I denna studie undersökte forskare användningen av syrepolyedrar för att kontrollera materialegenskaper, vilket ledde till skapandet av en ny kvasi-tvådimensionell funktionell oxid vid namn Ca3 Co3 O8 . Detta material kombinerar egenskaper från Ruddlesden-Popper (RP)-strukturen med dubbla lager och brownmillerite-strukturen (BM).
De använde SHMFF:s olinjära optiska testsystem för att bekräfta signifikant polarisationsordning i Ca3 Co3 O8 . De fann att förskjutningen av Co-joner i den dubbla CoO6-oktaedern var den främsta bidragsgivaren till polariteten.
Med hjälp av SHMFF:s vattenkylda magnetsystem för elektrisk transporttestning observerade teamet också en betydande topologisk Hall-effekt i materialet.
Dessa resultat ger en idealisk materialplattform för utforskning av elektriska och magnetiska korrelerade egenskaper och erbjuder ett nytt perspektiv för utformningen av korrelerade oxider.
Den robusta topologiska Hall-effekten i detta material främjar inte bara förståelsen av magnetiska material och interaktioner utan erbjuder också potential för grundläggande forskning och tillämpningsutforskning inom spintronik, enligt teamet.
