Investigant les propietats electròniques dels gasos d'electrons de dues dimensions (els estats electrònics quàntics anomenats gasos 2DEGs) que es formen a les intercares de làmines fines cristal·lines dels òxids LaAlO3/SrTiO3 amb orientacions [001] i [110], l'estudi demostra que l'orientació del cristall imposa diferents simetries i jerarquia energètica dels estats electrònics confinats a la intercara. Per dur a terme aquest estudi, fou necessari combinar, d'una banda, l'experiència del grup de l'ICMAB-CSIC en la fabricació a escala atòmica de fines làmines d'òxid mitjançant el sistema de deposició de làser polsat i, de l'altra, l'elevada sensibilitat i precisió dels experiments d'espectroscòpia realitzats amb raigs X tous a la línia de llum BOREAS.
Investigadors de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universidad Complutense de Madrid (UCM), l'Instituto di Struttura della Materia (Itàlia), l'Oak Ridge Laboratory (USA), i el Sincrotró ALBA han analitzat la diferent simetria orbital i l'estructura electrònica de les intercaresLaAlO3/SrTiO3. Recentment s'ha descobert que les intercares de làmines fines d'òxid mostren propietats inesperades. Per exemple, al posar juntes dues làmines aïllants o no magnètiquesm la intercara pot esdevenir conductora, superconductora o magnètica. Per aquest motiu, l'enginyeria i control d'aquestes propietats electròniques és un tema de gran interès científic donada la seva contribució fonamental així com pel seu gran potencial en futures aplicacions.
Segons Gervasi Herranz, investigador de l'ICMAB i un dels autors líder de l'estudi, aquesta investigació obre el camí per controlar la simetria i estructura de les propietats electròniques a les intercares d'òxid, proporcionant una nova estratègia per a l'enginyeria de materials electrònics de dues dimensions, el que suposa un avenç significatiu.
Els experiments d'espectroscòpia de raigs X realitzats a la línia de llum BOREAS del Sincrotró ALBA van ser clau per determinar la diferent jerarquia i la simetria dels estats electrònics. D'acord amb Manuel Valvidares, científic responsable de BOREAS, aquest fet demostra que el Sincrotró ALBA és efectiu per potenciar la ciència d'alt nivell que desenvolupen grups de recerca com l'ICMAB-CSIC.
Aquest estudi s'ha pogut dur a terme gràcies a la combinació, d'una banda, de l'experiència i instrumentació disponibles durant la fabricació de les mostres a l'ICMAB-CSIC i de la precisió i sensibilitat dels raigs X de de BOREAS així com al col·laboració del seu personal als experiments, d'una altra.
Fig: (esquerra) Espectre d'absorció (i dicroïsme linial) de les estructures de làmines fines d'òxid LaAlO3 (8MLs) /SrTiO3 amb orientació (001) i (110); (mig) Esquema de nivell d'energia corresponent dels estats electrònics de la intercara; (dreta) Imatge -en fals color- de microscopia electrònica de transmissió que demostra la qualitat atòmica de les mostres.
