En el ámbito de la ciencia material, los fenómenos de polarización y polaridad se han asociado convencionalmente con los aislantes. Sin embargo, imaginemos un escenario en el que estas características podrían inducirse en los metales, mitigando potencialmente las pérdidas de energía atribuidas a los semiconductores y extendiendo la vida útil de las baterías integradas en los dispositivos electrónicos.
Un avance reciente logrado gracias a los esfuerzos de colaboración de investigadores de Corea del Sur es el descubrimiento de un método para inducir y controlar la polarización y los estados de polaridad dentro de los metales. Su estudio fue publicado en Nature Physics. el 17 de enero de 2024.
Los electrones libres dentro de los metales exhiben un movimiento ilimitado, lo que dificulta alinearlos en direcciones específicas para inducir polarización o estados de polaridad. Además, la estructura simétrica en ambos extremos de los cristales metálicos ha planteado históricamente desafíos a la hora de inducir estos efectos eléctricos.
El equipo de investigación empleó campos flexoeléctricos para implementar estados de polarización y polaridad dentro de los metales. Este tipo de campo surge cuando la superficie de un objeto sufre una deformación no uniforme, lo que permite la manipulación del movimiento de la carga y las características eléctricas al alterar sutilmente la estructura reticular de los metales.
El equipo aplicó presión externa al rutenato de estroncio ampliamente utilizado (SrRuO3 ) en el campo de los componentes electrónicos y semiconductores, generando un campo flexoeléctrico. Este óxido metálico, caracterizado por heteroepitaxia, donde cristales de estroncio y óxido de rutenio con diferentes formas crecen en la misma dirección, posee una estructura centrosimétrica.
El campo flexoeléctrico alteró las interacciones electrónicas y la estructura reticular dentro del rutenato de estroncio, lo que llevó a una inducción exitosa de polarización dentro del metal, provocando una transformación en sus propiedades eléctricas y mecánicas y rompiendo la estructura simétrica previamente central. Al emplear la polarización flexoeléctrica y el control de un metal ferromagnético, el equipo de investigación ha desentrañado con éxito el misterio que rodea la implementación de la polarización y la polaridad dentro de sustancias metálicas.
El investigador principal del estudio, el profesor Daesu Lee del Departamento de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), afirmó:"Somos los primeros investigadores en verificar la implementación universal de los estados de polaridad dentro de sustancias metálicas. Tengo la esperanza de que los hallazgos "Los resultados de este estudio resultarán beneficiosos en la creación de dispositivos altamente eficientes dentro de los campos eléctrico y de semiconductores".
Más información: Wei Peng et al, Polarización flexoeléctrica y control de un metal ferromagnético, Física de la naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41567-023-02333-8
Información de la revista: Física de la Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
