Molti materiali mostrano nuove proprietà quando sono sotto forma di film sottili composti da pochi strati atomici. La maggior parte delle persone ha familiarità con il grafene, la forma bidimensionale della grafite, ma le versioni a film sottile di altri materiali hanno anche il potenziale per facilitare le scoperte tecnologiche.

Per esempio, una classe di materiali tridimensionali chiamati monocalcogenuri del gruppo IV sono semiconduttori che si esibiscono in applicazioni come termoelettrica e optoelettronica, tra le altre. I ricercatori stanno ora creando versioni bidimensionali di questi materiali, nella speranza che offrano prestazioni migliorate o anche nuove applicazioni.

Recentemente, un gruppo di ricerca che include Salvador Barraza-Lopez, professore associato di fisica presso la U of A e Taneshwor Kaloni, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Barraza-Lopez, ha fatto luce sul comportamento di uno di questi materiali ultrasottili noto come tellururo di stagno (SnTe). Barraza-Lopez e i suoi colleghi del Max-Planck Institute of Microstructure Physics in Germania, il Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics e il Collaborative Innovation Center of Quantum Matter in China e il RIKEN Center for Emergent Matter Science in Giappone hanno recentemente pubblicato un articolo sulle loro scoperte sulla rivista Materiale avanzato .

I ricercatori hanno utilizzato un microscopio a effetto tunnel a scansione a temperatura variabile per studiare la struttura e la polarizzazione dei film sottili di SnTe cresciuti su substrati di grafene. Hanno studiato il materiale a una gamma di temperature, da 4,7 Kelvin a oltre 400 Kelvin. Hanno scoperto che quando SnTe ha uno spessore di pochi strati atomici, forma una struttura a strati diversa dalla massa, versione romboidale del materiale. Il team dell'Arkansas ha contribuito a questa ricerca fornendo calcoli che tengono conto della natura quantomeccanica di queste strutture atomiche, utilizzando un metodo noto come teoria del funzionale della densità.

Gli atomi in SnTe ultrasottili creano dipoli elettrici orientati lungo direzioni opposte in ogni altro strato atomico, che rende il materiale antipolare, al contrario del campione globale in cui tutti gli strati puntano nella stessa direzione. Inoltre, la temperatura di transizione, che è la temperatura alla quale il materiale perde questa polarizzazione spontanea, è molto più alto di quello del materiale sfuso.

"[Questi risultati] sottolineano il potenziale dei film di g-SnTe atomicamente sottili per lo sviluppo di nuovi dispositivi basati sulla polarizzazione spontanea, " hanno detto i ricercatori nel documento.