El equipo del MIT demostró que cuando dos TMD monolíticos, cada uno con sólo unas pocas capas atómicas, se apilan paralelos entre sí, el material se vuelve ferroeléctrico. En los materiales ferroeléctricos, las cargas positivas y negativas fluyen espontáneamente hacia diferentes lados o polos. Cuando se aplica un campo eléctrico externo, estas cargas cambian a cualquier lado, invirtiendo la polarización. En el nuevo material, todo esto sucede a temperatura ambiente.
Los TMD son bien conocidos por sus propiedades eléctricas y ópticas. Los investigadores creen que la interacción entre estas propiedades y la ferroelectricidad recién impartida podría conducir a una variedad de aplicaciones interesantes.
Pablo Jarillo-Herrero de Cecil dijo: “En muy poco tiempo hemos logrado expandir significativamente la pequeña y creciente familia de ferroeléctricos bidimensionales, un material clave a la vanguardia de las aplicaciones de nanoelectrónica e inteligencia artificial. ", Ida Green, profesora de física y líder del trabajo, publicó en la revista Nature Nanotechnology. Jarillo-Herrero también es miembro del Laboratorio de Investigación de Materiales del MIT.
Además de Jarillo-Herrero, los autores del artículo incluyen a Wang, un estudiante de posgrado en física en el MIT. los postdoctorados del MIT Kenji Yasuda y Yang Zhang; Liu Song de la Universidad de Columbia; Ken Watanabe y Takashi Taniguchi; el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón; James Horn de la Universidad de Columbia y Liang Fu, profesor asociado de física del MIT. (En la foto de arriba, el asociado postdoctoral del MIT An Tianjian II (izquierda) y el estudiante graduado de física del MIT Wang Wang en el laboratorio del MIT).
Ferroeléctricos ultrafinos
El año pasado, Jarillo-Herrero y muchos de sus colegas demostraron que cuando dos láminas atómicamente delgadas de nitruro de boro (BN) son paralelas entre sí, cuando se apilan, BN se vuelve ferroeléctrico. En el trabajo actual, los investigadores aplicaron la misma técnica al TMD.
Los ferroeléctricos ultrafinos fabricados a partir de BN y TMD pueden tener aplicaciones importantes, incluido un almacenamiento de memoria de computadora más denso. Pero hay pocos de ellos. Con la incorporación de cuatro nuevos ferroeléctricos TMD reportados en Nature Nanotechnology, todos pertenecen a la misma familia de semiconductores. "El número de ferroeléctricos ultrafinos a temperatura ambiente casi se ha duplicado", afirmó Wang. Además, señala que la mayoría de los materiales ferroeléctricos son aislantes. "Pocos ferroeléctricos son semiconductores".
"Esto no se limita a BN y TMD", dijo Kenji Yasuda. "Esperamos que nuestra tecnología pueda usarse para agregar ferroelectricidad a otros materiales existentes. Por ejemplo, ¿se puede agregar ferroelectricidad a materiales magnéticos?"
Este trabajo fue patrocinado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. la Oficina de Investigación del Ejército, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Nacional de Ciencias, el Ministerio Japonés de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT) y la Sociedad Japonesa para la Promoción del Aprendizaje.
Involucrado
Wang, nanotecnología. (2022).