Un equipo de científicos de la Universidad de Liverpool, University College London y la Universidad de Zaragoza en España han descubierto una forma de inducir y controlar un comportamiento de conmutación eléctrica fundamental en la nanoescala.

Sus resultados se publican en la revista. Nanotecnología de la naturaleza , donde el equipo describe cómo separar una capa atómicamente delgada de material de sal de roca, incluida la sal de mesa común, de la superficie del cobre metálico al incluir una capa atómicamente delgada de nitruro de cobre en el medio, crea una capa de los llamados "dipolos eléctricos, "cuya orientación se puede cambiar aplicando un gran campo eléctrico.

Cuando la mayoría de los materiales están al revés, tienen el mismo aspecto a nivel atómico y las cargas eléctricas de los átomos no pueden tener preferencia por orientarse en una dirección particular. En algunos materiales, sin embargo, esta simetria esta rota, y estas cargas pueden alinearse para formar dipolos eléctricos, que se puede cambiar entre múltiples orientaciones con un campo eléctrico. Si permanecen en la misma orientación después de eliminar el campo eléctrico, el material se conoce comúnmente como ferroeléctrico, que es el análogo eléctrico de un ferromaimán.

Debido al comportamiento de conmutación intrínseco de los ferroeléctricos, existe un gran interés en utilizar ferroeléctricos a nanoescala para una nueva forma de almacenamiento de datos de alta densidad. Sin embargo, las capas más externas de un material ferroeléctrico a menudo pierden su capacidad de conmutación cuando se incorporan a un circuito eléctrico. Esto hace que sea difícil escalar los materiales ferroeléctricos hasta la escala atómica.

Para superar estas dificultades, Los científicos exploraron si las nuevas propiedades emergentes de los materiales bidimensionales (2-D) que tienen solo unas pocas capas atómicas de espesor podrían explotarse para crear un tipo diferente de material de conmutación dipolar. Estos materiales, pueden tener propiedades que son dramáticamente diferentes de las de sus contrapartes más gruesas.

El equipo comenzó formando una capa atómicamente delgada de nitrógeno y cobre (nitruro de cobre) en la superficie de un cristal de cobre. En la parte superior de esta, depositaron una capa atómicamente delgada de material de sal de roca, específicamente cloruro de sodio (sal común de mesa) y bromuro de potasio, que no tienen dipolos netos.

Profesor Mats Persson, del Departamento de Química de la Universidad y el teórico del artículo, dijo:"Este es un desarrollo muy emocionante y contrario a la sabiduría tradicional de que es posible tener un comportamiento similar al ferroeléctrico en forma atómica, capas delgadas en una unión de metal-aislante "

Muchas de las aplicaciones propuestas más prometedoras para materiales 2-D implican incorporarlos a circuitos eléctricos, Se ha prestado mucha atención a la realización de materiales bidimensionales. Sin embargo, Los aisladores 2-D están comenzando a desempeñar un papel cada vez más importante.

"Al apilar dos materiales 2-D, incluso los que son aislantes, podemos crear un nuevo comportamiento que ningún material podría exhibir individualmente. Esto abre una gran cantidad de nuevas posibilidades para desarrollar una nueva generación de estructuras de materiales 2-D ", comentó Cyrus Hirjibehedin, científico principal del proyecto.

El artículo "Conmutación de polarización eléctrica en una estructura de sal de roca binaria atómicamente delgada" se publica en Nanotecnología de la naturaleza .