Óxidos polares sin simetría de inversión a través del vacío y el orden químico

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• El descubrimiento de materiales a menudo implica mezclar compuestos, con propiedades que generalmente siguen los promedios de los componentes.
• En los óxidos metálicos de transición (OTM), la nanoestructuración puede crear nuevos polimorfos y propiedades.
• Las nanoestructuras digitales ofrecen una vía para diseñar materiales más allá de las propiedades constituyentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de diseño de la química de los cristales para crear TMOs digitales sin simetría de inversión.
• Utilizar el orden de vacío aniónico periódico y el orden de catión para lograr estructuras polares.
• Demostrar este enfoque mediante el uso de TMOs de brownmillerite centrosimétricos.

Principales métodos:

• Formulación de un enfoque de diseño de la química de los cristales para los TMOs digitales.
• Síntesis de superredes de película delgada epitaxial (SrFeO2.5) / CaFeO2.5) 1.
• Caracterización mediante difracción basada en sincrotrones y microscopía electrónica corregida por aberración.
• Análisis de simetría y cálculos de la teoría funcional de la densidad.

Principales resultados:

• Se han realizado con éxito superredes epitaxiales con vacío aniónico subnanométrico y orden catiónico.
• Confirmamos la presencia tanto del orden químico Sr/Ca como del orden de vacío aniónico.
• Demostró que el ordenamiento de cationes del sitio A rompe la simetría de inversión, produciendo una estructura polar.
• Demostró que el ordenamiento a nanoescala crea estructuras acéntricas distintas de los compuestos padres.

Conclusiones:

• El control a nanoescala del orden aniónico y catiónico permite el diseño de TMOs acéntricos.
• Esta estrategia produce materiales con propiedades que no están presentes en los componentes a granel.
• Abre nuevas vías para el diseño basado en la estructura de nuevos materiales funcionales.