Muchos materiales exhiben nuevas propiedades cuando están en forma de películas delgadas compuestas por solo unas pocas capas atómicas. La mayoría de la gente está familiarizada con el grafeno, la forma bidimensional del grafito, pero las versiones de película fina de otros materiales también tienen el potencial de facilitar avances tecnológicos.

Por ejemplo, una clase de materiales tridimensionales denominados monocalcogenuros del Grupo IV son semiconductores que funcionan en aplicaciones como termoeléctrica y optoelectrónica, entre otras. Los investigadores ahora están creando versiones bidimensionales de estos materiales, con la esperanza de que ofrezcan un rendimiento mejorado o incluso nuevas aplicaciones.

Recientemente, un equipo de investigación que incluye a Salvador Barraza-Lopez, profesor asociado de física en la U of A y Taneshwor Kaloni, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Barraza-Lopez, ha arrojado luz sobre el comportamiento de uno de estos materiales ultrafinos conocido como telururo de estaño (SnTe). Barraza-Lopez y sus colegas del Instituto Max-Planck de Física de Microestructuras en Alemania, el Laboratorio Clave de Física Cuántica de Baja Dimensiones y el Centro Colaborativo de Innovación de Materia Cuántica en China y el Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente en Japón publicaron recientemente un artículo sobre sus hallazgos en la revista Materiales avanzados .

Los investigadores utilizaron un microscopio de túnel de barrido de temperatura variable para estudiar la estructura y polarización de películas delgadas de SnTe cultivadas en sustratos de grafeno. Estudiaron el material en un rango de temperaturas, de 4,7 Kelvin a más de 400 Kelvin. Descubrieron que cuando SnTe tiene solo unas pocas capas atómicas de espesor, forma una estructura en capas que es diferente de la masa, versión en forma de rombo del material. El equipo de Arkansas contribuyó a esta investigación proporcionando cálculos que dan cuenta de la naturaleza mecánica cuántica de estas estructuras atómicas, utilizando un método conocido como teoría funcional de la densidad.

Los átomos en SnTe ultradelgado crean dipolos eléctricos orientados en direcciones opuestas en todas las demás capas atómicas, lo que hace que el material sea antipolar, a diferencia de la muestra a granel en la que todas las capas apuntan en la misma dirección. Es más, la temperatura de transición, que es la temperatura a la que el material pierde esta polarización espontánea, es mucho más alta que la del material a granel.

"[Estos hallazgos] subrayan el potencial de las películas de g-SnTe atómicamente delgadas para el desarrollo de nuevos dispositivos basados ​​en polarización espontánea, ", dijeron los investigadores en el artículo.