(PhysOrg.com) - Las nuevas propiedades de los materiales ferroeléctricos descubiertos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía están acercando a los científicos un paso más hacia la realización de un nuevo paradigma de almacenamiento de memoria electrónica.

Un nuevo estudio dirigido por Peter Maksymovych de ORNL y publicado en la American Chemical Society Nano letras reveló que contrariamente a los supuestos anteriores, Las paredes de dominio en materiales ferroeléctricos actúan como conductores dinámicos en lugar de estáticos.

Muros de dominio, las zonas de separación de solo unos pocos átomos de ancho entre estados opuestos de polarización en materiales ferroeléctricos, se sabe que están conduciendo, pero el origen de la conductividad no está claro.

"Nuestras mediciones identificaron que las distorsiones o dobleces sutiles y microscópicamente reversibles en la pared del dominio están en el corazón de la conductividad dinámica, "Maksymovych dijo." La pared del dominio en su estado de equilibrio no es un verdadero conductor como una pieza rígida de alambre de cobre. Cuando comienzas a distorsionarlo aplicando un campo eléctrico, se convierte en un conductor mucho mejor ".

Ferroeléctricos, una clase única de materiales que responden a la aplicación de un campo eléctrico cambiando microscópicamente su polarización, ya se utilizan en aplicaciones que incluyen sonar, imagenes medicas, inyectores de combustible y muchos tipos de sensores.

Ahora, Los investigadores quieren ampliar los límites de los ferroeléctricos haciendo uso de las propiedades de los materiales en áreas como el almacenamiento de memoria y la nanoelectrónica. Obtener una comprensión detallada de la conductancia eléctrica en paredes de dominio se considera un paso crucial hacia estas aplicaciones de próxima generación.

"Este estudio muestra por primera vez que la dinámica de estos defectos (las paredes del dominio) son una fuente mucho más rica de funcionalidad de la memoria, ", Dijo Maksymovych." Resulta que puedes marcar el nivel de conductividad en la pared del dominio, haciéndolo sintonizable, metaestable elemento de memoria dinámica ".

La naturaleza sintonizable del muro de dominio se refiere a su respuesta retardada a los cambios de conductividad, donde apagar un campo eléctrico no produce una caída inmediata en la conductancia. En lugar de, la pared del dominio "recuerda" el último nivel de conductancia durante un período de tiempo determinado y luego se relaja a su estado original, un fenómeno conocido como memristance. Este tipo de comportamiento es diferente a la electrónica tradicional, que se basan en transistores de silicio que actúan como interruptores de encendido y apagado cuando se aplican campos eléctricos.

"Encontrar una funcionalidad intrínseca a los sistemas a nanoescala que se pueda controlar de una manera novedosa no es un camino para competir con el silicio, pero sugiere una alternativa viable al silicio para un nuevo paradigma en electrónica, "Dijo Maksymovych.

El equipo dirigido por ORNL se centró en muestras de ferrita de bismuto, pero los investigadores esperan que las propiedades observadas de las paredes de los dominios sean válidas para materiales similares.

"Es probable que el comportamiento similar a memristivo resultante sea general para las paredes de dominio ferroeléctrico en materiales ferroeléctricos y multiferroicos semiconductores, ", dijo el coautor de ORNL Sergei Kalinin.

Las muestras utilizadas en el estudio fueron proporcionadas por la Universidad de California en Berkeley. Otros autores son Arthur Baddorf de ORNL, Jan Seidel y Ramamoorthy Ramesh del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y UC Berkeley, y Pingping Wu y Long-Qing Chen de la Universidad Estatal de Pensilvania.