Theo nghiên cứu đăng trên Nature Communications, nhóm đã chứng minh rằng sự phân cực tại giao diện vật liệu có thể điều chỉnh work function (hàm công bề mặt) của RuO₂ hơn 1 electron volt (eV) chỉ bằng cách thay đổi độ dày lớp phim ở cấp độ nanomet. Đây là một bước tiến lớn vì trước đây, phân cực thường chỉ gắn liền với chất cách điện hoặc vật liệu sắt điện, chứ không phải kim loại.

Giáo sư Bharat Jalan, Chủ tịch Shell tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu, chia sẻ:
"Công trình của chúng tôi cho thấy, thông qua thiết kế giao diện tinh vi, có thể ổn định phân cực trong hệ kim loại và dùng nó như một nút điều chỉnh tính chất điện tử. Điều này mở ra một cách hoàn toàn mới để kiểm soát kim loại."

Điều thú vị là sự thay đổi mạnh mẽ nhất xảy ra khi lớp kim loại đạt đúng 4 nanomet. Ở độ dày này, kim loại chuyển từ trạng thái bị “kéo căng” bởi lớp nền sang trạng thái “thư giãn” hơn. Sự dịch chuyển này chứng minh rằng cách các nguyên tử sắp xếp có ảnh hưởng trực tiếp và đo lường được đến khả năng dẫn điện.

Seung Gyo Jeong, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết:
"Chúng tôi kỳ vọng hiệu ứng giao diện chỉ ở mức tinh tế, nhưng kết quả lại cho thấy sự thay đổi lớn và có thể kiểm soát được. Việc trực tiếp quan sát dịch chuyển phân cực ở cấp độ nguyên tử và liên hệ với đo lường điện tử là điều vô cùng phấn khích."

Phát hiện này không chỉ mang ý nghĩa về vật lý cơ bản mà còn mở ra triển vọng cho việc thiết kế thiết bị điện tử thế hệ mới, xúc tác tiên tiến và công nghệ lượng tử.

Ngoài nhóm tại Minnesota, nghiên cứu còn có sự tham gia của các nhà khoa học từ MIT, Texas A&M, Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju (Hàn Quốc), và Trường Vật lý thuộc Đại học Minnesota.