Un descubrimiento de un equipo de físicos y otros investigadores está abriendo nuevos caminos en el estudio de la ferroelectricidad, una característica de ciertos materiales dieléctricos que se utilizan en aplicaciones de alta tecnología. Los hallazgos aparecen hoy en la revista Materiales de la naturaleza .
Dirigido en teoría de la física por Sokrates Pantelides, Profesor Distinguido de Física e Ingeniería de la Universidad de Vanderbilt, y en experimentos de Nina Balke y Peter Maksymovych del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía, el equipo informa de una propiedad no descubierta conocida como potencial cuádruplebueno, que juega un papel en el mecanismo conocido como conmutación ferroeléctrica, un proceso específico para materiales ferroeléctricos que describe la polarización reversible espontánea a través de la aplicación de un campo eléctrico, similar a la forma en que los átomos en los imanes giran los polos a través de la aplicación de un imán externocampo.
Hasta ahora, los físicos reconocen solo dos pozos como destinos para los átomos que viajan, lo que resulta en un registro binario. Pero el pozo cuádruple potencial aumenta el número de opciones en la conmutación ferroeléctrica, brindando posibilidades adicionales que podrían conducir a operaciones y aplicaciones cada vez más complejas enalmacenamiento de datos y electrónica.
"Una aguja ferromagnética, como en una brújula, se alinea con un campo magnético", explicó Pantelides. "Una aguja ferroeléctrica tendría un extremo con carga positiva, un extremo con carga negativa y se alinearía con un campo eléctrico en lugar de uno magnético.Cuando los campos eléctricos provocan el cambio de los polos a escala atómica en una ferroeléctrica, el proceso presenta una base para la fabricación, en particular, de dispositivos de memoria electrónica ".
El equipo, compuesto por miembros del grupo de Pantelides en Vanderbilt y varios experimentadores en ORNL y otras instituciones, realizó una combinación de cálculos, simulaciones y experimentos para verificar la existencia del pozo cuádruple, hecho posible por la compleja estructura en capas delmaterial: tiofosfato de indio ferroeléctrico de cobre CuInP2S6, o CIPS. Sabine Neumayer en ORNL y John Brehm, Lei Tao y Andrew O'Hara en Vanderbilt fueron académicos posdoctorales participantes clave.
Los hallazgos son novedosos en el sentido de que encuentran un nuevo potencial para CIPS y materiales en capas igualmente complejos, y redefinen las variables actualmente entendidas para los desplazamientos de átomos en materiales ferroeléctricos: el proceso físico a nivel atómico detrás del proceso de conmutación.
"Este logro es un poderoso ejemplo de cómo la integración de la teoría y el experimento puede conducir a un descubrimiento importante. Trabajamos junto con nuestros colaboradores experimentales en ORNL, que son expertos en cuantificar las propiedades del material piezoeléctrico local mediante microscopía de exploración y diseño cuánticocálculos para investigar cómo funciona la ferroelectricidad en CIPS ", dijo Pantelides, quien ha sido un científico visitante distinguido en ORNL durante los últimos 25 años." Los cálculos nos llevaron a predecir una característica inesperada con consecuencias importantes, y nuestros amigos diseñaron solo elexperimentos correctos para verificar las predicciones. La teoría y el experimento trabajaron de la mano a partir de ahí ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Vanderbilt . Original escrito por Spencer Turney. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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