La presión mecánica aplicada con precisión puede mejorar las propiedades electrónicas de un material polimérico ampliamente utilizado. Esto requiere que el material se procese mecánicamente con una precisión de unos pocos nanómetros, escribe un equipo de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) en la revista científica Advanced Electronic Materials. . En su nuevo estudio, los investigadores muestran cómo funciona este efecto físico previamente desconocido y cómo también podría usarse para nuevas tecnologías de almacenamiento. El equipo también logró dibujar el escudo de armas de la ciudad de Halle como un patrón eléctrico con una resolución espacial de 50 nanómetros en el material.

El fluoruro de polivinilideno (PVDF) es un polímero ampliamente utilizado por la industria para producir sellos, membranas y películas de embalaje. Tiene muchas propiedades prácticas, ya que es estirable, biocompatible y bastante económico de producir. "El PVDF también es un material ferroeléctrico. Esto significa que tiene cargas positivas y negativas que están espacialmente separadas, algo que se puede utilizar para la tecnología de almacenamiento", dice la profesora física Kathrin Dörr de MLU. Sin embargo, existe un inconveniente:el PVDF es un material semicristalino cuya estructura, a diferencia de los cristales, no está completamente ordenada. "Hay tanto desorden en el material que algunas de las propiedades que realmente te gustaría aprovechar se pierden", dice Dörr.

Su equipo descubrió por casualidad que la microscopía de fuerza atómica se puede utilizar para establecer un cierto orden eléctrico en el material. Este método generalmente implica escanear una muestra de material con una punta de solo unos pocos nanómetros de tamaño. Luego se usa un láser para medir y evaluar las vibraciones que se producen. "Esto nos permite analizar la estructura de la superficie del material a nivel nano", dice Dörr. Los microscopios de fuerza atómica también se pueden usar para aplicar presión a la muestra de material con la ayuda de la punta diminuta. Los físicos de MLU descubrieron que esto también cambia las propiedades eléctricas del PVDF.

"La presión comprime elásticamente el material en un punto deseado sin cambiar las moléculas que lo componen", explica Dörr. La polarización eléctrica del material (es decir, su orientación eléctrica) gira en la dirección de la presión. Por lo tanto, la polarización se puede controlar y reorientar a nivel nano. Los dominios eléctricos creados de esta manera son extremadamente estables y aún estaban intactos cuatro años después del experimento original.

El efecto descubierto por los investigadores de Halle se puede controlar con tanta precisión que pudieron usar las cargas eléctricas para dibujar en el material una versión en tamaño nanométrico del escudo de armas de la ciudad, probablemente el más pequeño del mundo. El nuevo proceso podría ayudar a que materiales como el PVDF se utilicen en nuevas aplicaciones eléctricas y de almacenamiento. + Explora más

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