Nel 1965, un rinomato fisico dell'Università di Princeton ha teorizzato che i metalli ferroelettrici potrebbero condurre elettricità nonostante non esistano in natura.

Per decenni, gli scienziati pensavano che sarebbe stato impossibile dimostrare la teoria di Philip W. Anderson, che ha condiviso il Premio Nobel 1977 per la fisica. Era come cercare di fondere fuoco e acqua, ma un team internazionale di scienziati guidato da Rutgers ha verificato la teoria e le loro scoperte sono state pubblicate online in Comunicazioni sulla natura .

"È eccitante, " disse Jak Chakhalian, un team leader dello studio e Professor Claud Lovelace Endowed Chair in Experimental Physics presso la Rutgers University-New Brunswick. "Abbiamo creato una nuova classe di materiali artificiali bidimensionali con proprietà simili al ferroelettrico a temperatura ambiente che non esistono in natura ma possono condurre elettricità. È un collegamento importante tra una teoria e un esperimento".

Un caposaldo della tecnologia, i materiali ferroelettrici sono utilizzati nell'elettronica come il telefono cellulare e altre antenne, archiviazione del computer, attrezzature mediche, motori di alta precisione, sensori ultrasensibili e apparecchiature sonar. Nessuno dei loro materiali conduce elettricità e le scoperte guidate da Rutgers potrebbero potenzialmente generare una nuova generazione di dispositivi e applicazioni, disse Chakhalian.

"I ferroelettrici sono una classe di materiali molto importante tecnologicamente, " ha detto. "Si muovono, si restringono e si espandono quando viene applicata l'elettricità e ciò consente di spostare le cose con precisione squisita. Inoltre, ogni cellulare moderno ha decine di componenti con proprietà simili al materiale ferroelettrico."

Come molti fisici, Chakhalian ama le sfide e non è riuscito a trovare una legge della fisica che affermi che i metalli ferroelettrici non possono essere creati. Quindi la sua squadra, compreso l'autore principale dello studio Yanwei Cao, un ex studente di dottorato che ora è professore all'Accademia cinese delle scienze, ha sfruttato gli strumenti all'avanguardia di Chakhalian per creare fogli di materiali spessi solo pochi atomi. È come fare dei panini, disse Chakhalian.

"Quando un materiale diventa ferroelettrico, i suoi atomi si spostano in modo permanente e volevamo aggiungere proprietà metalliche a un cristallo artificiale che conduce elettricità, " ha detto. "Quindi abbiamo preso due strati molto sottili per creare un metallo bidimensionale all'interfaccia e abbiamo aggiunto un terzo strato con proprietà speciali per spostare gli atomi in quello strato metallico, creando un metallo simile al ferroelettrico. La nuova struttura ha diverse funzionalità integrate, e questa è una grande vittoria".