Los dispositivos electrónicos han ido disminuyendo constantemente de tamaño y aumentando en velocidad y eficiencia, desde computadoras personales miniaturizadas hasta teléfonos celulares de bolsillo. Investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Texas A&M han descubierto una clase de materiales bidimensionales (2-D) para ayudar a reducir aún más el tamaño y mejorar el rendimiento de varios dispositivos.

Dr. Xiaofeng Qian, un profesor asistente, y Hua Wang, un estudiante de posgrado en el departamento, aparecieron en un número reciente de 2-D Materials por su trabajo en materiales multiferroicos 2-D.

"La mayoría de los materiales 2-D estudiados hasta ahora han mostrado una característica ferroica, ", Dijo Qian." Cuando analizamos las capas de monocalcogenuro del grupo IV, descubrimos que estos materiales 2-D tienen dos características ferroicas simultáneamente ".

Su artículo "Multiferroics bidimensionales en monocalcogenuros monocapa del grupo IV" demuestra una clase especial de semiconductores bidimensionales. Estos materiales son especiales debido a su capacidad para exhibir una gran deformación reticular espontánea llamada ferroelasticidad, y una polarización eléctrica conmutable gigante llamada ferroelectricidad. Estas propiedades que aparecen simultáneamente en los monocalcogenuros del grupo de monocapa IV conducen a una multiferroicidad ferroelástica-ferroeléctrica 2-D.

"Los materiales 2-D con más de una característica ferroica pueden ser muy útiles para dispositivos multifuncionales miniaturizados como sensores y actuadores, "Dijo Qian." Sin embargo, son muy escasos en la naturaleza ".

Esta clase única de materiales multiferroicos 2-D podría ser útil para la memoria ferroeléctrica 2-D y la memoria ferroelástica que son tan delgadas como un nanómetro. En dispositivos de bolsillo, este nuevo material podría ayudar a hacer el dispositivo más pequeño al disminuir el tamaño de los sensores y materiales dentro del dispositivo. También pueden ser útiles para explorar la energía fotovoltaica excitónica ferroeléctrica que aprovecha tanto la gran ferroelectricidad como la extraordinaria absorción óptica excitónica.

"Adicionalmente, Estos materiales 2-D con múltiples órdenes ferroicas proporcionan una plataforma ideal para demostrar la memoria fotónica no volátil 2-D con un consumo de energía mucho menor y a una velocidad más rápida. "Dijo Qian.

En la actualidad, el grupo está trabajando para comprender mejor los mecanismos microscópicos del movimiento de la pared del dominio y descubrir otros materiales multiferroicos bidimensionales novedosos.

"Nuestro objetivo final en este proyecto es diseñar multiferroicidad en materiales 2-D, ", Dijo Qian." También queremos poder ajustar y controlar su multiferroicidad para una variedad de dispositivos electrónicos, aplicaciones ópticas y energéticas ".

Los resultados del trabajo del dúo brindarán nuevas oportunidades para la investigación de materiales multifuncionales 2-D hacia aplicaciones miniaturizadas de eficiencia energética.

"Se han descubierto muchas propiedades interesantes y aplicaciones potenciales en materiales 2-D y sus estructuras híbridas. Hay muchas propiedades fascinantes nuevas esperando ser descubiertas, ", Dijo Qian." Es muy afortunado y emocionante trabajar en este campo y comprender sus fundamentos e implicaciones para las tecnologías futuras de dispositivos y energía ".