Hoffman Lab utilizza tecniche di sonda a scansione ad alta risoluzione per comprendere e controllare le proprietà elettroniche e magnetiche di materiali esotici come superconduttori ad alta Tc a base di rame e ferro, materiali topologici e ossidi di vanadio. La microscopia a tunnel di scansione è stata concepita come un potente strumento per l’imaging nello spazio reale di stati di elettroni con risoluzione atomica. Abbiamo sviluppato nuove tecniche di analisi con cui STM può raggiungere la risoluzione picoscale nello spazio reale e può anche sondare la struttura dello spazio di moto degli elettroni tramite l’imaging di interferenza di quasiparticelle. Queste informazioni simultanee sullo spazio reale e sullo spazio momentum sono un progresso cruciale verso la comprensione dei materiali con disomogeneità elettronica su scala nanometrica, che possono derivare spontaneamente dal doping chimico o da forti correlazioni o intenzionalmente dalla fabbricazione di dispositivi. Abbiamo mosso i primi passi per estendere questa capacità di imaging elettronico per ottenere informazioni di spin, utilizzando punte di cromo antiferromagnetico STM all’immagine La1.4Sr1. 6Mn2O7
Oltre all’imaging passivo, il laboratorio Hoffman sta lavorando su diverse tecniche per manipolare attivamente le fasi elettroniche dei materiali su scala nanometrica. Ad esempio, abbiamo usato la microscopia a forza per indurre localmente la transizione metallo-isolante in VO2 e per riposizionare controllabilmente i singoli vortici magnetici nel superconduttore ad alta Tc NdFeAsO1-xFx.
L’Hoffman Lab sta anche lavorando per la crescita di nuovi film e interfacce utilizzando epitassia a fascio molecolare – una tecnica che consente la deposizione controllata di un singolo strato atomico alla volta. Abbiamo coltivato un singolo strato di FeSe su SrTiO3, che superconduce sopra 100K, a 10 volte più alta temperatura rispetto alla massa Tc. Le capacità MBE e STM saranno combinate e migliorate, per il controllo di precisione atomica e la comprensione di diversi materiali.
