El 'grafeno blanco' también exhibe cualidades ferroeléctricas
El nitruro de boro, conocido como 'grafeno blanco' en parte porque tiene una estructura atómica similar al convencional también posee propiedades ferroeléctruicas como su primo 'negro'.
Físicos del MIT lo han demostrado apilando dos hojas individuales de nitruro de boro paralelas entre sí. En el estado ferroeléctrico las cargas positivas y negativas del material se dirigen espontáneamente a diferentes lados o polos. Tras la aplicación de un campo eléctrico externo, esas cargas cambian de lado, invirtiendo la polarización. Es importante destacar que todo esto sucede a temperatura ambiente.
El nuevo material ultrafino, que funciona mediante un mecanismo completamente diferente al de los materiales ferroeléctricos existentes, podría tener muchas aplicaciones.
"Ya se han descubierto una amplia variedad de propiedades físicas en varios materiales 2D. Ahora podemos apilar fácilmente el nitruro de boro ferroeléctrico con otras familias de materiales para generar propiedades emergentes y funcionalidades novedosas", dice Pablo Jarillo-Herrero, profesor de Física y líder del trabajo, que se publica en la revista Science. Jarillo-Herrero también está afiliado al Laboratorio de Investigación de Materiales del MIT.
Entre las posibles aplicaciones del nuevo material ferroeléctrico ultrafino, "una posibilidad interesante es utilizarlo para un almacenamiento de memoria más denso", dice Kenji Yasuda, autor principal del artículo de Science. Esto se debe a que el cambio de polarización del material podría usarse para codificar unos y ceros (información digital) y esa información se mantendrá estable a lo largo del tiempo. No cambiará a menos que se aplique un campo eléctrico. En el artículo de Science, el equipo informa de un experimento de prueba de principio que muestra esta estabilidad.
Debido a que el nuevo material tiene solo una milmillonésima parte de un metro de espesor, es uno de los ferroeléctricos más delgados jamás fabricados, también podría permitir un almacenamiento de memoria de computadora mucho más denso.
El equipo descubrió además que torcer las hojas paralelas de nitruro de boro en un ligero ángulo entre sí resultaba en otro "tipo completamente nuevo de estado ferroeléctrico", dice Yasuda. Este enfoque general, conocido como 'twistronica', fue iniciado por el grupo Jarillo-Herrero, que lo utilizó para lograr una superconductividad no convencional en el grafeno.
El nuevo material ferroeléctrico ultrafino también es relevante porque involucra nueva física. El mecanismo de funcionamiento es completamente diferente al de los materiales ferroeléctricos convencionales.
"La conmutación ferroeléctrica fuera del plano ocurre a través del movimiento de deslizamiento en el plano entre dos láminas de nitruro de boro. Este acoplamiento único entre la polarización vertical y el movimiento horizontal es posible gracias a la rigidez lateral del nitruro de boro", dice Yasuda.
Este científico señala que se podrían producir otros ferroeléctricos nuevos utilizando la misma técnica descrita en Science. "Nuestro método para convertir un material de partida no ferroeléctrico en un ferroeléctrico ultrafino se aplica a otros materiales con estructuras atómicas similares al nitruro de boro, por lo que podemos expandir enormemente la familia de los ferroeléctricos. En la actualidad, solo existen unos pocos ferroeléctricos ultrafinos", dice. Los investigadores están trabajando actualmente con ese fin y han obtenido algunos resultados prometedores.
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