Nel campo della scienza dei materiali, i fenomeni di polarizzazione e polarità sono stati convenzionalmente associati agli isolanti. Tuttavia, immagina uno scenario in cui queste caratteristiche potrebbero essere indotte nei metalli, mitigando potenzialmente le perdite di potenza attribuite ai semiconduttori ed estendendo la durata delle batterie integrate nei dispositivi elettronici.
Un recente passo avanti ottenuto grazie alla collaborazione di ricercatori della Corea del Sud è la scoperta di un metodo per indurre e controllare la polarizzazione e gli stati di polarità all'interno dei metalli. Il loro studio è stato pubblicato su Nature Physics il 17 gennaio 2024.
Gli elettroni liberi all'interno dei metalli mostrano un movimento illimitato, rendendo difficile allinearli in direzioni specifiche per indurre polarizzazione o stati di polarità. Inoltre, la struttura simmetrica su entrambe le estremità dei cristalli metallici ha storicamente posto sfide nell'indurre questi effetti elettrici.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato campi flessoelettrici per implementare la polarizzazione e gli stati di polarità all'interno dei metalli. Questo tipo di campo si verifica quando la superficie di un oggetto subisce una deformazione non uniforme, consentendo la manipolazione del movimento della carica e delle caratteristiche elettriche alterando leggermente la struttura reticolare dei metalli.
Il team ha applicato una pressione esterna al rutenato di stronzio ampiamente utilizzato (SrRuO3 ) nel campo dei componenti elettronici e dei semiconduttori, generando un campo flessoelettrico. Questo ossido metallico, caratterizzato da eteroepitassia, dove cristalli di ossido di stronzio e rutenio con forme diverse crescono nella stessa direzione, possiede una struttura centrosimmetrica.
Il campo flessoelettrico ha alterato le interazioni elettroniche e la struttura reticolare all'interno del rutenato di stronzio, portando ad una riuscita induzione di polarizzazione all'interno del metallo, provocando una trasformazione nelle sue proprietà elettriche e meccaniche e rompendo la struttura simmetrica precedentemente centrale. Utilizzando la polarizzazione flessoelettrica e il controllo di un metallo ferromagnetico, il team di ricerca è riuscito a svelare il mistero che circonda l'implementazione della polarizzazione e della polarità all'interno delle sostanze metalliche.
Il ricercatore principale dello studio, il professor Daesu Lee del Dipartimento di Fisica dell'Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH), ha dichiarato:"Siamo i primi ricercatori a verificare l'implementazione universale degli stati di polarità all'interno delle sostanze metalliche. Spero che i risultati da questo studio si rivelerà utile nella realizzazione di dispositivi altamente efficienti nel campo dei semiconduttori e dell'elettricità."
Ulteriori informazioni: Wei Peng et al, Polarizzazione flessoelettrica e controllo di un metallo ferromagnetico, Nature Physics (2024). DOI:10.1038/s41567-023-02333-8
Informazioni sul giornale: Fisica della Natura
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang
