Laboratorium Hoffmana wykorzystuje techniki sond skanujących o wysokiej rozdzielczości, aby zrozumieć i kontrolować właściwości elektroniczne i magnetyczne egzotycznych materiałów, takich jak nadprzewodniki wysokotemperaturowe na bazie miedzi i żelaza, materiały topologiczne i tlenki wanadu. Skaningowa mikroskopia tunelowa została pomyślana jako potężne narzędzie do obrazowania Stanów elektronowych w przestrzeni rzeczywistej z rozdzielczością atomową. Opracowaliśmy nowe techniki analizy, dzięki którym STM może osiągnąć rozdzielczość pikoskalową w przestrzeni rzeczywistej, a także może badać strukturę pędu-przestrzeni elektronów za pomocą obrazowania interferencyjnego quasiparticle. Ta jednoczesna informacja o rzeczywistej przestrzeni i pędzie-przestrzeni jest kluczowym krokiem w kierunku zrozumienia materiałów o niejednorodności elektronicznej w skali nanoskali, które mogą powstać spontanicznie z dopingu chemicznego lub silnych korelacji lub celowo z produkcji urządzeń. Podjęliśmy pierwsze kroki w celu rozszerzenia tej możliwości obrazowania elektronicznego w celu uzyskania informacji o spinie, używając antyferromagnetycznych końcówek chromu STM do obrazu La1.4sr1.6Mn2O7
oprócz pasywnego obrazowania, Laboratorium Hoffmana pracuje nad kilkoma technikami aktywnego manipulowania elektronicznymi fazami materiałów w nanoskali. Na przykład, użyliśmy mikroskopii siły do lokalnie indukcji przejścia metal-izolator w VO2 i do kontrolowanej zmiany położenia poszczególnych wirów magnetycznych w nadprzewodniku o wysokiej Tc NdFeAsO1-xFx.
Laboratorium Hoffmana pracuje również nad rozwojem nowych filmów i interfejsów z wykorzystaniem epitaksji wiązki molekularnej – techniki umożliwiającej kontrolowane osadzanie pojedynczej warstwy atomowej naraz. Wyhodowaliśmy pojedynczą warstwę FeSe na SrTiO3, która przewodzi powyżej 100k, w temperaturze 10x wyższej niż masowa Tc. Możliwości MBE i STM zostaną połączone i wzmocnione, aby kontrolować precyzję atomową i rozumieć różne materiały.
