Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Cerdanyola del Vallès (Barcelona), 15 de setembre de 2023. Els semi-metalls topològics són materials que han despertat l'interès de la comunitat científica per les seves inusuals propietats electròniques, amb un enorme potencial en el desenvolupament de nombrosos dispositius i aplicacions, com ara els detectors òptics, l’espintrònica o dispositius termoelèctrics més eficients.
El tel·lurur de gal·li germani (GaGeTe) és un compost de capes químicament estable a l'aire i l'aigua en condicions ambientals. Està fet d'una capa corrugada de gemanè incrustada entre les dues subcapes de GaTe, fet que permet una alta mobilitat del portador elèctric i que pot ser molt útil en el desenvolupament d'aplicacions nanoelectròniques i optoelectròniques 2D.
Recentment s'ha demostrat que aquest compost existeix en dues estructures cristal·lines diferents (politipus), és a dir, totes dues tenen els mateixos àtoms però apilats de forma diferent.
Ara, un equip de la Universitat Politècnica de València, la Universitat de València, la Universidad de La Laguna, la University of Porto, la Universidad de El Salvador, la University of Pardubice i els sincrotrons ALBA i Elettra ha realitzat una exhaustiva anàlisi experimental i teòrica per descriure les estructures estructurals, propietats vibracionals i electròniques de totes dues estructures a alta pressió. Han trobat dues transicions de fase (7 i 15 GPa aproximadament) de fins a 18 GPa i la pèrdua de les característiques topològiques per sobre de 3 GPa.
Aquestes transicions indiquen un canvi en la coordinació tetraèdrica dels àtoms de Ga i Ge a baixa pressió cap a la coordinació octaèdrica a les fases d'alta pressió. Les estructures intermitges proposades (alfa i beta) són únique ja que no s'han observat en cap altre compost, tot i tenir una certa semblança amb l'estructura de tetradimita del Bi2Te3. D'altra banda, la fase per sobre de 15 GPa exhibeix una simetria considerable, cosa que suggereix una derivació de l'estructura de sal de roca típica dels compostos originals III-VI a alta pressió.
L'equip ha realitzat mesures de dispersió Raman d'alta pressió i difracció de raigs X a la línia de llum MSPD del Sincrotró ALBA i a la línia de llum XPRESS d'Elettra (Itàlia), a més de càlculs teòrics a diferents pressions. En particular, la llum de sincrotró ha estat clau per distingir les dues estructures cristal·lines diferents de GAGeTe i mostra que tenen comportaments similars a alta pressió encara que pertanyen a grups espacials diferents.
Aquest treball ha estat realitzat per membres del projecte MALTA Consolider, que reuneix més de 70 membres i 12 grups de recerca de diferents països, per fer estudis d'alta pressió sobre l'aigua i els sistemes relacionats amb la vida, les propietats físiques i la reactivitat química dels sistemes moleculars i l’estructura, estabilitat i reactivitat de minerals.
Figura: (a) Esquema dels dos politipus de GaGeTe; (b) Dependència de la pressió del volum de cel·la unitària i paràmetres de xarxa de la fase de baixa pressió en els dos politipus. Els símbols negres i vermells corresponen al politipus α i β, respectivament; Vista 3D de la cel·la unitària hexagonal de (c) α'-GaGeTe, (d) β'-GaGeTe i (e) i Bi2Te3(c).
Agraïments: Aquest treball forma part del projecte MALTA Consolider Team Network (RED2022-134388-T), finançat per MINECO/AEI/10.13039/501100003329; pels projectes de R+D+i PID2019-106383GB-41/42/43, FIS2017-83295-P i PID2021-125927NB-C2 finançats per MCIN/AEI/10.13039/501100011033; i pel projecte PROMETEU CIPROM/2021/075 (GREENMAT), finançat per la Generalitat Valenciana. Aquest estudi forma part del programa Materials Avançats i compta amb el suport de MCIN amb finançament de la Unió Europea NextGeneration EU (PRTR-C17.I1) i de la Generalitat Valenciana a través dels projectes MFA/2022/007 i MFA/2022/ 025 (ARCANGEL). Els autors agraeixen al Sincrotró ALBA pels experiments realitzats a la línia de llum MSPD amb la col·laboració del personal d'ALBA (propostes núm. 2015021222 i 2020074395), així com a l'Elettra Sincrotrone Trieste pels experiments realitzats a la línia de llum XPRESS ( proposta 20215005).
