Hoffmanin laboratorio käyttää korkean resoluution skannaustekniikoita ymmärtääkseen ja hallitakseen eksoottisten materiaalien, kuten kupari-ja rautapohjaisten korkean Tc-suprajohteiden, topologisten materiaalien ja vanadiinioksidien elektronisia ja magneettisia ominaisuuksia. Skannaava tunnelointimikroskopia suunniteltiin tehokkaaksi työkaluksi elektronitilojen kuvaamiseen reaaliavaruudessa atomiresoluutiolla. Olemme kehittäneet uusia analyysitekniikoita, joiden avulla STM voi saavuttaa picoscale-resoluution reaaliavaruudessa, ja se voi myös tutkia elektronien liikemäärä-avaruus-rakennetta kvasihiukkasten interferenssikuvauksen avulla. Tämä samanaikainen reaaliavaruus – ja liikemäärä-avaruustieto on tärkeä edistysaskel kohti nanomittaisten elektronisten epähomogeenisten materiaalien ymmärtämistä, mikä voi syntyä spontaanisti kemiallisesta dopingista tai voimakkaista korrelaatioista tai tarkoituksellisesti laitteiden valmistuksesta. Olemme ottaneet ensimmäiset askeleet laajentaaksemme tätä elektronista kuvantamisvalmiutta spin-informaation saamiseksi käyttämällä antiferromagneettisia Kromi STM-vinkkejä kuvan La1. 4Sr1.6Mn2O7
kuvaamiseen passiivisen kuvantamisen lisäksi Hoffmanin laboratorio työstää useita tekniikoita, joilla voidaan aktiivisesti manipuloida materiaalien elektronisia faaseja nanomittakaavassa. Olemme esimerkiksi käyttäneet voimamikroskopiaa aiheuttamaan paikallisesti metallieristeen siirtymän VO2: ssa ja säätelemään yksittäisiä magneettisia vortexeja uudelleen high-Tc-suprajohtavassa NdFeAsO1-xFx: ssä.
Hoffmanin laboratorio pyrkii myös kehittämään uusia filmejä ja rajapintoja käyttäen molekyylisäteen epitaksiaa – tekniikkaa, joka mahdollistaa yhden atomikerroksen hallitun laskeuman kerrallaan. Olemme kasvattaneet yhden kerroksen Fese SrTiO3, joka suprajohteet yli 100K, 10x korkeampi lämpötila kuin irtotavarana Tc. MBE-ja STM-ominaisuuksia yhdistetään ja parannetaan atomitarkkuuden hallintaan ja erilaisten materiaalien ymmärtämiseen.
