Le laboratoire Hoffman utilise des techniques de sonde à balayage à haute résolution pour comprendre et contrôler les propriétés électroniques et magnétiques de matériaux exotiques tels que les supraconducteurs à haute TC à base de cuivre et de fer, les matériaux topologiques et les oxydes de vanadium. La microscopie à effet tunnel à balayage a été conçue comme un outil puissant pour l’imagerie en espace réel des états d’électrons avec une résolution atomique. Nous avons développé de nouvelles techniques d’analyse par lesquelles STM peut atteindre une résolution à l’échelle picométrique dans l’espace réel, et peut également sonder la structure espace-moment des électrons via une imagerie par interférence quasiparticulaire. Ces informations simultanées sur l’espace réel et l’espace dynamique constituent une avancée cruciale vers la compréhension de matériaux présentant une inhomogénéité électronique à l’échelle nanométrique, qui peuvent découler spontanément d’un dopage chimique ou de fortes corrélations, ou intentionnellement de la fabrication de dispositifs. Nous avons pris les premières mesures pour étendre cette capacité d’imagerie électronique pour obtenir des informations de spin, en utilisant des pointes STM au chrome antiferromagnétique pour imager La1.4Sr1.6Mn2O7
En plus de l’imagerie passive, le laboratoire Hoffman travaille sur plusieurs techniques pour manipuler activement les phases électroniques des matériaux à l’échelle nanométrique. Par exemple, nous avons utilisé la microscopie de force pour induire localement la transition métal-isolant dans VO2 et pour repositionner de manière contrôlable des tourbillons magnétiques individuels dans le supraconducteur à haute Tc NdFeAsO1-xFx.
Le laboratoire Hoffman travaille également à la croissance de nouveaux films et interfaces utilisant l’épitaxie par faisceau moléculaire – une technique qui permet le dépôt contrôlé d’une seule couche atomique à la fois. Nous avons développé une seule couche de FeSe sur SrTiO3, qui supraconducteur au-dessus de 100K, à une température 10 fois plus élevée que le Tc en vrac. Les capacités MBE et STM seront combinées et améliorées, pour un contrôle de précision atomique et une compréhension de divers matériaux.
