Joints de grains, qui consistent en un agencement périodique d'unités structurelles et sont généralement reconnus comme une "phase, " peut présenter de nouvelles propriétés qui n'existent pas dans le cristal en vrac intrinsèque. La continuité altérée de la liaison atomique aux joints de grains provoque une modification spectaculaire de l'environnement chimique local au niveau de quelques cellules unitaires, modifier par la suite l'activité électrique locale, ordre magnétique ou d'autres propriétés physiques. Les effets des joints de grains sur les propriétés sont encore plus importants dans les oxydes complexes en raison des interactions substantielles entre les réseaux et d'autres paramètres d'ordre. Par conséquent, une telle inhomogénéité des matériaux avec des joints de grains peut dominer l'ensemble de la réponse dans les dispositifs à l'échelle nanométrique et a suscité un intérêt particulier pour la conception de nouveaux dispositifs fonctionnels.

La nature des défauts structurels est déterminée par les arrangements atomiques. La corrélation des propriétés d'un seul dispositif basé sur des défauts avec sa structure atomique spécifique est vitale et une condition préalable à l'application du dispositif. Cependant, révéler expérimentalement une telle relation structure-propriété est très difficile en raison de la taille atomique et de la complexité chimique et structurelle des défauts, en particulier pour les oxydes de pérovskite qui contiennent de multiples éléments.

Dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'université de Pékin, Institut de physique, Académie chinoise des sciences, et l'Université de Tianjin présentent un mécanisme atomique de magnétorésistance à valve de spin à l'asymétrie SrRuO 3 joint de grain. La structure atomique asymétrique est très différente de l'hypothèse commune basée sur le prototype de pérovskite SrTiO 3 . Les mesures de transport montrent la magnétorésistance de la valve de spin pour la taille centimétrique et la largeur inférieure au nm Σ5 (310) SrRuO. 3 joint de grain. La microscopie et la spectroscopie électroniques avancées à transmission à balayage révèlent ses arrangements atomiques sur la base desquels les premiers calculs de principes révèlent ses propriétés électroniques.

Les scientifiques constatent qu'en raison de la distorsion de l'octaèdre Ru-O près du joint de grain asymétrique, L'orbitale Ru d reconstruit et entraîne une réduction des moments magnétiques et un changement de polarisation de spin le long du joint de grain, formant une jonction magnétique/non magnétique/magnétique. Les calculs relient la structure atomique aux propriétés de transport.

"Nos résultats peuvent nous aider à comprendre les propriétés de transport passées telles que la magnétorésistance négative et l'absence de magnétorésistance tunnel au SrRuO 3 joint de grain, et aussi prédire de nouveaux effets du SrRuO 3 joint de grain tel que le couplage magnétoélectrique interfacial lorsque SrRuO 3 est utilisé comme électrode inférieure pour la croissance de films minces ferroélectriques. » a déclaré le professeur Peng Gao, « Dans une perspective plus large, le contrôle de la structure des défauts à l'échelle atomique peut réaliser des propriétés physiques particulières, nous fournissant une nouvelle stratégie pour concevoir des dispositifs avec de nouvelles propriétés magnétiques de faible dimension en utilisant l'ingénierie des frontières. »