Los dispositivos eléctricos que se utilizan hoy en día utilizan materiales conductores para guiar los electrones donde se necesitan. Estos materiales deben sujetarse en su lugar y aislarse para mantener la electricidad en el camino correcto. Una nueva investigación de la Universidad de Arkansas da un paso significativo hacia un nuevo tipo de dispositivo eléctrico, que utilizaría las propiedades naturales de materiales como la ferrita de bismuto, junto con un tipo diferente de corriente, para enviar electricidad rápidamente a través de más pequeños, circuitos más densos.

Sergey Prosandeev, profesor investigador del Departamento de Física, trabajó con Yurong Yang, profesor asociado de investigación; Charles Paillard, becario postdoctoral; y Laurent Bellaiche, Profesor Distinguido. Sus resultados se publican en la revista Materiales computacionales npj .

Usando el Arkansas High Performance Computing Center, estos investigadores crearon simulaciones de ferrita de bismuto, un sintético, material cristalino. La ferrita de bismuto es "multiferroica, "lo que significa que tiene regiones, o dominios, en el que las moléculas que componen su estructura cristalina exhiben un patrón constante de polarización eléctrica, magnetización y desplazamiento de iones cargados. Los límites entre estas regiones se denominan paredes de dominio. Estas paredes son bidimensionales y muy estrechas, se miden en décimas de nanómetros.

En la simulación, los investigadores crearon un tipo de corriente, llamada corriente de desplazamiento, aplicando un campo eléctrico de alta frecuencia a la ferrita de bismuto. A diferencia de la corriente eléctrica que se produce por el movimiento de electrones, La corriente de desplazamiento resulta de la vibración de iones en respuesta a un campo eléctrico. Los investigadores encontraron que la corriente de desplazamiento, que es una corriente alterna, o AC, se mueve naturalmente a lo largo de las paredes del dominio en la ferrita de bismuto, y también encontraron que es comparable en magnitud a la corriente continua, o DC, utilizado actualmente en dispositivos eléctricos.

Los investigadores pueden crear dominios y mover paredes de dominio en materiales multiferroicos aplicando selectivamente campos eléctricos. Al demostrar que estas paredes pueden usarse para transmitir corriente de desplazamiento, esta investigación es un paso significativo hacia nuevos tipos de dispositivos eléctricos.

Los investigadores explicaron que la naturaleza compacta de estos dispositivos les permitiría ser muy rápidos y muy pequeños. "Esto abre el camino hacia el diseño de circuitos electrónicos rápidos a nanoescala, "dijeron en el periódico.