(PhysOrg.com) -- Le nuove proprietà dei materiali ferroelettrici scoperte presso l'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia stanno avvicinando gli scienziati alla realizzazione di un nuovo paradigma di memorizzazione elettronica della memoria.

Un nuovo studio condotto da Peter Maksymovych dell'ORNL e pubblicato sull'American Chemical Society's Nano lettere ha rivelato che, contrariamente alle ipotesi precedenti, le pareti di dominio nei materiali ferroelettrici fungono da conduttori dinamici anziché statici.

muri di dominio, le zone di separazione larghe solo pochi atomi tra opposti stati di polarizzazione nei materiali ferroelettrici, sono noti per condurre, ma l'origine della conduttività è rimasta poco chiara.

"Le nostre misurazioni hanno identificato che distorsioni o attorcigliamenti sottili e microscopicamente reversibili nella parete del dominio sono al centro della conduttività dinamica, Maksymovych ha detto. "Il muro del dominio nel suo stato di equilibrio non è un vero conduttore come un pezzo rigido di filo di rame. Quando inizi a distorcerlo applicando un campo elettrico, diventa un conduttore molto migliore."

Ferroelettrici, una classe unica di materiali che rispondono all'applicazione di un campo elettrico commutando microscopicamente la loro polarizzazione, sono già utilizzati in applicazioni tra cui sonar, imaging medico, iniettori di carburante e molti tipi di sensori.

Ora, i ricercatori vogliono ampliare i confini dei materiali ferroelettrici sfruttando le proprietà dei materiali in aree come l'archiviazione di memoria e la nanoelettronica. L'acquisizione di una comprensione dettagliata della conduttanza elettrica nelle pareti del dominio è considerata un passo cruciale verso queste applicazioni di prossima generazione.

"Questo studio mostra per la prima volta che le dinamiche di questi difetti - i muri di dominio - sono una fonte molto più ricca di funzionalità di memoria, " Ha detto Maksymovych. "Si scopre che è possibile comporre il livello della conduttività nel muro del dominio, rendendolo sintonizzabile, metastabile, elemento di memoria dinamica."

La natura sintonizzabile del muro di dominio si riferisce alla sua risposta ritardata ai cambiamenti di conduttività, dove l'interruzione di un campo elettrico non produce un calo immediato della conduttanza. Anziché, il muro di dominio "ricorda" l'ultimo livello di conduttanza per un dato periodo di tempo e poi si rilassa al suo stato originale, un fenomeno noto come memristance. Questo tipo di comportamento è diverso dall'elettronica tradizionale, che si basano su transistor al silicio che fungono da interruttori on-off quando vengono applicati campi elettrici.

"Trovare funzionalità intrinseche ai sistemi su scala nanometrica che possono essere controllati in un modo nuovo non è un percorso per competere con il silicio, ma suggerisce una valida alternativa al silicio per un nuovo paradigma in elettronica, " disse Maksymovich.

Il team guidato dall'ORNL si è concentrato sui campioni di ferrite di bismuto, ma i ricercatori si aspettano che le proprietà osservate delle pareti del dominio saranno vere per materiali simili.

"È probabile che il comportamento memristivo risultante sia generale per le pareti del dominio ferroelettrico nei materiali semiconduttori ferroelettrici e multiferroici, ", ha affermato il coautore di ORNL Sergei Kalinin.

I campioni utilizzati nello studio sono stati forniti dall'Università della California a Berkeley. Altri autori sono Arthur Baddorf di ORNL, Jan Seidel e Ramamoorthy Ramesh del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'UC Berkeley, e Pingping Wu e Long-Qing Chen della Pennsylvania State University.