Premieră în fizică: materialul bidimensional compus din doar doi atomi

Oamenii de știință de la Universitatea din Arkansas fac parte dintr-o echipă internațională care a descoperit un material ferroelectric bidimensional cu doar doi atomi în grosime.

Materialele bidimensionale sunt membrane ultra subțiri, care promit a fi soluții pentru noile aplicații optoelectronice, termice și mecanice, inclusiv dispozitive ultra-subțiri de stocare a datelor, care ar fi atât pliabile, cât și dense în informații.

Materialele ferroelectrice sunt cele cu un moment dipolic intrinsec – o măsură a separării sarcinilor pozitive și negative – care pot fi comutate de un câmp electric. „De exemplu, o singură moleculă de apă are un moment dipol de electroni intrinseci, dar mișcarea termică a moleculelor individuale de apă în condiții obișnuite (de exemplu, într-o sticlă de apă) împiedică crearea unui moment dipol intrinsec pe distanțe macroscopice”, explică Barraza-Lopez, om de știință la Universitatea din Arkansas.

La ce ajută, de fapt, această descoperire rară

Cercetătorii au făcut o presiune suplimentară cercetătorilor de a implementa feroelectricitatea atomică, bidimensională în ultimii cinci ani, după explicațiile omului de știință. Noul material descoperit de echipă, o monocapă selenidă de staniu, este doar al treilea element bidimensional aparținând familiei chimice a monocalcogenidelor din grupa IV, care a fost cultivată până acum experimental.

Rețeta originală de salată de boeuf. Se pune sau nu mazăre?

Utilizarea spațiilor comune la bloc. Reguli mai puțin cunoscute, cum se folosesc corect

De asemenea, echipa a inclus cercetători de la Institutul Max Planck pentru fizică de microstructură din Germania și Academia de Științe Informaționale Cuantice din Beijing, China. Descoperirea a fost descrisă într-o lucrare publicată în revista Nano Letters.

Folosind un microscop de scanare, cercetătorii au schimbat momentul dipolului electron al monostraturilor de selenidă de staniu, cultivate pe un substrat grafic. Calculele efectuate de studentul absolvent Brandon Miller au verificat o creștere extrem de orientată a acestui material pe un astfel de substrat.

Desfășurarea experimentală a acestor materiale ajută la coroborarea predicțiilor teoretice care stau la baza unui comportament fizic cu adevărat nou.

De exemplu, aceste materiale feroelectrice semiconductoare suferă tranziții de fază induse de temperatură, în care dipolul lor electric intrinsec este stins (dipolii electrici intrinseci individuali fluctuau ca în apă). Ei găzduiesc, de asemenea, efecte optice neliniare, care ar putea fi utile pentru aplicații optoelectronice ultra-compacte.