Gracies als intensos raigs X tous de la línia de llum BOREAS, un grup internacional d'investigadors de Corea, Taiwan, Japó, Itàlia i Espanya ha estudiat las propietats magnètiques del SrRuO3. Els resultats, recentment publicats a Physical Review B, revelen importants dades sobre les característiques magnètiques del SrRuO3 que pot tenir impacte en el desenvolupament tècnic de dispositius d'emmagatzematge més eficients.

El SrRuO­­3 és un dels pocs òxids metàl·lics de transició 4d coneguts amb una temperatura de Curie de fins a 160 K. Les seves peculiars propietats físiques han despertat interès en la comunitat científica durant els últims cinquanta anys i recentment del sector de les ciències aplicades degut a la seva capacitat per actuar com una capa elèctricament conductora dins d'un dispositiu d'heteroestructura magnètica com els emprats en les tecnologies d'emmagatzematge de dades.

En aquest estudi, els investigadors han format fines capes en tensió sobre substrats de SrTiO3 d'orientació (001)- i (111)- i les han comparat amb cristalls purs de SrRuO­­3 en distensió. La tecnologia per a formar les fines capes de SrRuO­­3 sobre un substrat de SrTiO3 d'orientació (001) és ben coneguda. En canvi, la formació sistemàtica de fines capes sobre substrat de SrTiO3 d'orientació (111) és molt recent.

Mitjançant la llum sincrotró de la línia de llum BOREAS, els investigadors volien determinar si la tensió compressiva del SrTiO3 pot induir una transició en l'estat de l'spin dels cations Ru4+ i si el moment orbital magnètic del Ru està extingit (i. e. proper a zero). Amb aquest objectiu, es realitzà un estudi de dicroisme magnètic circular de raigs X (XMCD) en les vores d'absorció L2,3 del Ru.

Els resultats mostren que, tant en les mostres en tensió com en distensió, el moment orbital del Ru és proper a zero i que l'spin del Ru (i, per tant, el moment magnètic d'spin associat) és proper a l'estat de baix spin S=1, en concordança amb els càlculs teòrics de la forma del espectre d'absorció del Ru L2,3 (veure Fig. 1).

Fig. 1: Espectre d'absorció de raigs X (XAS) i de dicroisme  magnètic circular (

XMCD) del Ru L2,3 (el símbol de l'espectre  XMCD al L3  ha estat invertit per a més calredat.). El darrer espectre teòric mostra una transició d'estat d'alt spin (HS) S=2 a un estat de baix spin (LS) S=1 dels àtoms de Ru com a funció del camp de unió del cristall. La major concordança entre l'experiment i els càlculs teòrics s'obté per a un cristall de Ru amb una força de camp de 2.62 eV (línies vermelles sòlides i puntejades a la part inferior).

Referència: "Electronic and spin states of SrRuO3 thin films: An x-ray magnetic circular dichroism study" S. Agrestini, Z. Hu1, C.-Y. Kuo, M. W. Haverkort, K.-T. Ko, N. Hollmann, Q. Liu, E. Pellegrin, S. M. Valvidares, J. Herrero-Martin, P. Gargiani, P. Gegenwart, M. Schneider, S. Esser, A. Tanaka, A. C. Komarek, and L. H. Tjeng. Physical Review B 91, 075127 (2015). DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.075127