(PhysOrg.com) -- I ricercatori di ingegneria dell'Università del Michigan hanno trovato un modo per migliorare le prestazioni dei materiali ferroelettrici, che hanno il potenziale per creare dispositivi di memoria con una maggiore capacità di archiviazione rispetto ai dischi rigidi magnetici e una maggiore velocità di scrittura e una durata maggiore rispetto alla memoria flash.

Nella memoria ferroelettrica la direzione della polarizzazione elettrica delle molecole funge da 0 o 1 bit. Un campo elettrico viene utilizzato per invertire la polarizzazione, che è il modo in cui i dati vengono archiviati.

Con i suoi colleghi della U-M e i collaboratori della Cornell University, Penn State University, e Università del Wisconsin, madison, Xiaoqing Pan, un professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, ha progettato un sistema materiale che forma spontaneamente piccole spirali di dimensioni nanometriche della polarizzazione elettrica a intervalli controllabili, che potrebbe fornire siti di gemmazione naturali per la commutazione della polarizzazione e quindi ridurre la potenza necessaria per capovolgere ogni bit.

"Per cambiare lo stato di una memoria ferroelettrica, devi fornire un campo elettrico sufficiente per indurre una piccola regione a cambiare la polarizzazione. Con il nostro materiale, tale processo di nucleazione non è necessario, " ha detto Pan. "I siti di nucleazione sono intrinsecamente lì alle interfacce materiali."

Per far sì che ciò accada, gli ingegneri hanno stratificato un materiale ferroelettrico su un isolante i cui reticoli cristallini erano molto simili. La polarizzazione provoca grandi campi elettrici sulla superficie ferroelettrica che sono responsabili della formazione spontanea dei siti in gemmazione, noti come "nanodomini di vortice".

I ricercatori hanno anche mappato la polarizzazione del materiale con risoluzione atomica, che è stata una sfida fondamentale, data la piccola scala. Hanno usato immagini da un microscopio elettronico a trasmissione con risoluzione sub-angstrom al Lawrence Berkeley National Laboratory. Hanno anche sviluppato un software di elaborazione delle immagini per raggiungere questo obiettivo.

"Questo tipo di mappatura non è mai stato fatto, " disse Pan. "Utilizzando questa tecnica, abbiamo scoperto nanodomini di vortici insoliti in cui la polarizzazione elettrica ruota gradualmente attorno ai vortici".