OBJETIVOS

Un objetivo central es (O1) la fabricación de una familia de materiales completamente nueva, a saber, óxidos correlacionados 2D, con el propósito de estabilizar estados colectivos 2D robustos. Además del esfuerzo en la síntesis, esto abarcará un estudio en profundidad de la estructura de defectos para (O2) investigar el efecto de los defectos en la estabilidad y las propiedades de los estados colectivos 2D. Mientras que en los materiales 2D convencionales similares al grafeno hay un enlace débil en las direcciones fuera del plano con un número escaso o nulo de enlaces no saturados (dangling), en los óxidos de metales de transición, la sub­red de oxígeno rígida y fuertemente direccional determina enlaces fuertes en la dirección fuera del plano. Se pueden anticipar fuertes reconstrucciones de superficies en capas freestanding y probablemente una «zoología» de defectos completamente nueva que vendrá de la mano de profundos cambios en las propiedades electrónicas. Los cambios en la coordinación o los enlaces reconstruidos pueden determinar cambios en el estado de oxidación de los iones de metales de transición con implicaciones drásticas en las fases electrónicas que se estabilizan.

Las vacantes de oxígeno presentes con frecuencia en los óxidos serán probablemente críticas para determinar las propiedades de los óxidos 2D. Esto requerirá la colaboración de técnicas experimentales diagnósticas y cálculos de primeros principios para evaluar las modificaciones de los diagramas de fase en las fases 2D. Además, la ausencia de enlace al sustrato modificará profundamente la estructura electrónica en comparación con la que se encuentra, por ejemplo, en las películas de óxido soportadas en un sustrato donde los órdenes colectivos están deprimidos o incluso suprimidos en «capas muertas» de nanómetros de espesor cerca del sustrato como resultado de la tensión o interacción de carga con él. Como tercer objetivo, (O3) fabricaremos heteroestructuras entre materiales  van der Waals 2D y óxidos 2D para explorar la posibilidad de utilizar el efecto transformador de los efectos de proximidad para modificar los estados básicos electrónicos 2D. Una interesante faceta surgirá de la ausencia de enlaces en las interfaces de los apilamientos de capas 2D diferentes. Las interacciones de proximidad en las interfaces entre los óxidos correlacionados están determinadas en gran medida por la tensión epitaxial, las rotaciones de los octahedros de oxígeno y las reconstrucciones de enlaces en las interfaces atómicamente perfectas. Además, la interdifusión de escala atómica resultante del crecimiento a alta temperatura puede afectar drásticamente los estados electrónicos en las interfaces. Todos estos efectos estarán ausentes en las nuevas arquitecturas 2D aquí propuestas. Exploraremos una generación completamente nueva de fenómenos de proximidad entre materiales de van der Waals 2D y óxidos 2D. Estos efectos podrían explotarse para diseñar estados fundamentales electrónicos con respuestas y funcionalidades ajustables para nuevos dispositivos. Se examinarán escenarios interesantes como inversión de bandas inducida por campo eléctrico, texturas de espín mediante interacción de Rashba acentuada en la de interfase o superconductividad inducida.