El laboratorio Hoffman utiliza técnicas de sonda de escaneo de alta resolución para comprender y controlar las propiedades electrónicas y magnéticas de materiales exóticos, como superconductores de alta Tc a base de cobre y hierro, materiales topológicos y óxidos de vanadio. La microscopía de túnel de barrido se concibió como una poderosa herramienta para obtener imágenes en el espacio real de estados de electrones con resolución atómica. Hemos desarrollado nuevas técnicas de análisis mediante las cuales STM puede lograr una resolución de picoescala en el espacio real, y también puede sondear la estructura de espacio de momento de los electrones a través de imágenes de interferencia de cuasipartículas. Esta información simultánea en el espacio real y en el espacio de impulso es un avance crucial para comprender los materiales con una falta de homogeneidad electrónica a nanoescala, que puede surgir espontáneamente del dopaje químico o de correlaciones fuertes, o intencionalmente de la fabricación de dispositivos. Hemos dado los primeros pasos para ampliar esta capacidad de imagen electrónica para obtener información de espín, utilizando puntas STM de cromo antiferromagnético para obtener imágenes La1.4Sr1.6Mn2O7
Además de la imagen pasiva, el Laboratorio Hoffman está trabajando en varias técnicas para manipular activamente las fases electrónicas de los materiales a nanoescala. Por ejemplo, hemos utilizado microscopía de fuerza para inducir localmente la transición del aislante metálico en VO2 y para reposicionar de forma controlable vórtices magnéticos individuales en el superconductor de alto Tc NdFeAsO1-xFx.
El Laboratorio de Hoffman también está trabajando para el crecimiento de películas e interfaces novedosas que utilizan epitaxia de haz molecular, una técnica que permite la deposición controlada de una sola capa atómica a la vez. Hemos cultivado una sola capa de FeSe en SrTiO3, que superconducta por encima de 100K, a una temperatura 10 veces superior a la del Tc a granel. Se combinarán y mejorarán las capacidades de MBE y STM para el control de precisión atómica y la comprensión de diversos materiales.
