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  • El nuevo nanomaterial multifuncional propuesto podría mejorar la energía solar, computación cuántica

    Los teóricos de los materiales de la Universidad de Rice muestran cómo un compuesto bidimensional único de antimonio y seleniuro de indio puede tener propiedades distintas en cada lado, dependiendo de la polarización por un campo eléctrico externo. La figura indica que la polarización de la capa ferroeléctrica puede cambiar dos estados de los dispositivos de memoria no volátil. Crédito:Ilustración de Jun-Jie Zhang

    Un sándwich bidimensional atípico tiene la parte sabrosa en el exterior para científicos e ingenieros que desarrollan nanodispositivos multifuncionales.

    Una capa delgada de átomo de antimonio semiconductor emparejada con seleniuro de indio ferroeléctrico mostraría propiedades únicas dependiendo del lado y la polarización por un campo eléctrico externo.

    El campo podría usarse para estabilizar la polarización del seleniuro de indio, una propiedad largamente buscada que tiende a ser destruida por campos internos en materiales como las perovskitas, pero que sería muy útil para aplicaciones de energía solar.

    Cálculos del teórico de los materiales de Rice, Boris Yakobson, El autor principal e investigador Jun-Jie Zhang y el estudiante de posgrado Dongyang Zhu muestran que cambiar la polarización del material con un campo eléctrico externo lo convierte en un aislante simple con una banda prohibida adecuada para la absorción de luz visible o un aislante topológico, un material que solo conduce electrones a lo largo de su superficie.

    Girar el campo hacia adentro haría que el material fuera bueno para los paneles solares. Girarlo hacia afuera podría hacerlo útil como dispositivo espintrónico para la computación cuántica.

    El estudio del laboratorio aparece en la revista American Chemical Society Nano letras .

    "La capacidad de cambiar a voluntad la estructura de la banda electrónica del material es una perilla muy atractiva, "Yakobson dijo." El fuerte acoplamiento entre el estado ferroeléctrico y el orden topológico puede ayudar:el voltaje aplicado cambia la topología a través de la polarización ferroeléctrica, que sirve como intermediario. Esto proporciona un nuevo paradigma para la ingeniería y el control de dispositivos ".

    Débilmente atado por la fuerza de van der Waals, las capas cambian su configuración física cuando se exponen a un campo eléctrico. Eso cambia la banda prohibida del compuesto, y el cambio no es baladí, Dijo Zhang.

    "Los átomos centrales de selenio cambian junto con el cambio de polarización ferroeléctrica, ", dijo." Este tipo de cambio en el seleniuro de indio se ha observado en experimentos recientes ".

    A diferencia de otras estructuras propuestas y finalmente fabricadas por los experimentadores (las buckybolas de boro son un buen ejemplo), el material de cambio puede ser relativamente sencillo de fabricar. según los investigadores.

    "A diferencia de los sólidos a granel típicos, la fácil exfoliación de los cristales de van der Waals a lo largo del plano de energía superficial baja permite de manera realista su reensamblaje en heterobicapas, abriendo nuevas posibilidades como la que descubrimos aquí, "Dijo Zhang.


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