Quasiparticle dynamics and spin-orbital texture of the SrTiO3 two-dimensional electron gas

Two-dimensional electron gases (2DEGs) in SrTiO$_3$ have become model systems for engineering emergent behaviour in complex transition metal oxides. Understanding the collective interactions that enable this, however, has thus far proved elusive. Here we demonstrate that angle-resolved photoemission can directly image the quasiparticle dynamics of the $d$-electron subband ladder of this complex-oxide 2DEG. Combined with realistic tight-binding supercell calculations, we uncover how quantum confinement and inversion symmetry breaking collectively tune the delicate interplay of charge, spin, orbital, and lattice degrees of freedom in this system. We reveal how they lead to pronounced orbital ordering, mediate an orbitally-enhanced Rashba splitting with complex subband-dependent spin-orbital textures and markedly change the character of electron-phonon coupling, co-operatively shaping the low-energy electronic structure of the 2DEG. Our results allow for a unified understanding of spectroscopic and transport measurements across different classes of SrTiO$_3$-based 2DEGs, and yield new microscopic insights on their functional properties.Comment: 10 pages including supplementary information, 4+4 figure

Creation and control of a two-dimensional electron liquid at the bare SrTiO3 surface

Many-body interactions in transition-metal oxides give rise to a wide range of functional properties, such as high-temperature superconductivity, colossal magnetoresistance, or multiferroicity. The seminal recent discovery of a two-dimensional electron gas (2DEG) at the interface of the insulating oxides LaAlO3 and SrTiO3 represents an important milestone towards exploiting such properties in all-oxide devices. This conducting interface shows a number of appealing properties, including a high electron mobility, superconductivity, and large magnetoresistance and can be patterned on the few-nanometer length scale. However, the microscopic origin of the interface 2DEG is poorly understood. Here, we show that a similar 2DEG, with an electron density as large as 8x10^13 cm^-2, can be formed at the bare SrTiO3 surface. Furthermore, we find that the 2DEG density can be controlled through exposure of the surface to intense ultraviolet (UV) light. Subsequent angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) measurements reveal an unusual coexistence of a light quasiparticle mass and signatures of strong many-body interactions.Comment: 14 pages, 4 figures, supplementary information (see other files

Strong electron correlations in the normal state of FeSe0.42Te0.58

We investigate the normal state of the '11' iron-based superconductor FeSe0.42Te0.58 by angle resolved photoemission. Our data reveal a highly renormalized quasiparticle dispersion characteristic of a strongly correlated metal. We find sheet dependent effective carrier masses between ~ 3 - 16 m_e corresponding to a mass enhancement over band structure values of m*/m_band ~ 6 - 20. This is nearly an order of magnitude higher than the renormalization reported previously for iron-arsenide superconductors of the '1111' and '122' families but fully consistent with the bulk specific heat.Comment: 5 pages, 4 figures, to appear in Phys. Rev. Let

Control of a two-dimensional electron gas on SrTiO3(111) by atomic oxygen

We report on the formation of a two-dimensional electron gas (2DEG) at the bare surface of (111) oriented SrTiO3. Angle resolved photoemission experiments reveal highly itinerant carriers with a 6-fold symmetric Fermi surface and strongly anisotropic effective masses. The electronic structure of the 2DEG is in good agreement with self-consistent tight-binding supercell calculations that incorporate a confinement potential due to surface band bending. We further demonstrate that alternate exposure of the surface to ultraviolet light and atomic oxygen allows tuning of the carrier density and the complete suppression of the 2DEG.Comment: 5 pages, 4 figure

Model for the hydration of non-polar compounds and polymers

We introduce an exactly solvable statistical-mechanical model of the hydration of non-polar compounds, based on grouping water molecules in clusters where hydrogen bonds and isotropic interactions occur; interactions between clusters are neglected. Analytical results show that an effective strengthening of hydrogen bonds in the presence of the solute, together with a geometric reorganization of water molecules, are enough to yield hydrophobic behavior. We extend our model to describe a non-polar homopolymer in aqueous solution, obtaining a clear evidence of both ``cold'' and ``warm'' swelling transitions. This suggests that our model could be relevant to describe some features of protein folding.Comment: REVTeX, 6 pages, 3 figure

Collapse of the Mott gap and emergence of a nodal liquid in lightly doped Sr2_2IrO4_4

Superconductivity in underdoped cuprates emerges from an unusual electronic state characterised by nodal quasiparticles and an antinodal pseudogap. The relation between this state and superconductivity is intensely studied but remains controversial. The discrimination between competing theoretical models is hindered by a lack of electronic structure data from related doped Mott insulators. Here we report the doping evolution of the Heisenberg antiferromagnet Sr$_2$IrO$_4$, a close analogue to underdoped cuprates. We demonstrate that metallicity emerges from a rapid collapse of the Mott gap with doping, resulting in lens-like Fermi contours rather than disconnected Fermi arcs as observed in cuprates. Intriguingly though, the emerging electron liquid shows nodal quasiparticles with an antinodal pseudogap and thus bares strong similarities with underdoped cuprates. We conclude that anisotropic pseudogaps are a generic property of two-dimensional doped Mott insulators rather than a unique hallmark of cuprate high-temperature superconductivity

Efeito de operações de preparo de solo em pós-colheita sobre Sternechus subsignatus (Col.: Curculionidae).

Sternechus subsignatus (Baheman), conhecido por tamanduá-da-soja, é uma praga muito prejudicial à cultura da soja no cerrado do Oeste da Bahia. Nos anos de 2005 (18/maio a 16/novembro) e 2006 (15/junho a 08/novembro), em Formosa do Rio Preto-BA, avaliou-se o efeito dos seguintes métodos de preparo do solo em póscolheita no controle deste inseto: T1) sem preparo de solo; T2) subsolador; T3) subsolador + grade intermediária (30 dias após a primeira operação); T4) arado de aiveca; T5) arado de aiveca + grade intermediária (30 dias após a primeira operação), e T6) grade intermediária. A infestação média da área era de 35,1 e 25,4 larvas/m2 a 0-20cm de profundidade do solo no momento da instalação dos experimentos em 2005 e 2006, respectivamente, com 80% das larva na faixa de 0-10cm. O delineamento foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições, em parcelas de 144,0m2 (12,0m x 12,0m). O número de larvas/m2 foi determinado em três pontos/parcela (1,0m x 0,5m) nas profundidades de 0-5cm, 5-10cm, 10-15cm e 15-20cm. Os dados foram analisados pelo teste de Scott-Knott (1974), a 5% de probabilidade, e controle por Abbott (1925). O efeito dos tratamentos sobre a população de larvas foi consistente, com grande similaridade de resultados nos dois anos para todos os tratamentos. Os valores médios de controle para os tratamentos nos dois anos, e seus respectivos valores anuais foram: T2 (38% = 39,6% e 36,2%), T3 (66% = 61,3% e 70,8%), T4 (58% = 54,1% e 61,7%), T5 (81% = 76,3% e 85,9%) e T6 (20% = 24,7% e 14,7%). O impacto dos tratamentos T3, T4 e T5 sobre a população do inseto foi mais evidentes 80 dias após o início do ensaio. A segunda operação com grade incrementou significativamente o controle dos insetos iniciado com o subsolador e aiveca. Operação de preparo de solo em pós-colheita, com implementos corretos, é uma tática de controle viável no manejo dos focos populações de S. subsignatus no solo

Estudos de diferentes espaçamentos na cultura do girassol.

Com o objetivo de avaliar o comportamento do girassol em diferentes espaçamentos em condição de sequeiro na região Oeste da Bahia, foi instalado um ensaio no município de São Desidério-BA. O delineamento estatístico foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 2 x 4 (dois espaçamentos e quatro genótipos). Os espaçamentos avaliados foram 0,50 m e 0,76 m e os genótipos utilizados foram: Agrobel 972, M 734, Hélio 250 (híbridos) e Embrapa 122 (variedade). A semeadura foi realizada manualmente no dia 16/12/2008. Os parâmetros avaliados foram: produtividade de grãos, massa de 1000 sementes, tamanho do capítulo, altura de planta, estande final e ciclo de maturação. Nos espaçamentos avaliados as maiores produtividade foram alcançadas no de 0,76 m para todos os genótipos, obtendo-se média de 2.149 kg.ha-1 enquanto que, no espaçamento de 0,50 m foram obtidas produtividades de 1.460 kg.ha-1. O M 734 e o Hélio 250 foram os genótipos mais produtivos no espaçamento de 0,50 m. Independente do espaçamento o genótipo M 734 esteve sempre entre os mais produtivos. Na massa de 1000 sementes não foram detectadas diferenças entre os espaçamentos. O Hélio 250 e o Embrapa 122 produziram maiores capítulos no espaçamento de 0,76 m. Não houve diferenças na altura de plantas e no estande final dentro e entre espaçamentos. Os genótipos completaram sua maturação por volta de 89 dias

Produtividade de genótipos de girassol em diferentes épocas de semeadura no oeste da Bahia.

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