(PhysOrg.com) -- La prospettiva dell'elettronica su scala nanometrica potrebbe essere ancora più promettente con la prima osservazione della conduttanza metallica nei nanodomini ferroelettrici da parte dei ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory.

Materiali ferroelettrici, che commutano la loro polarizzazione con l'applicazione di un campo elettrico, sono stati a lungo utilizzati in dispositivi come macchine e sensori a ultrasuoni. Ora, le scoperte sulle proprietà elettroniche dei ferroelettrici stanno aprendo possibilità di applicazioni nell'elettronica su nanoscala e nell'archiviazione delle informazioni.

In un articolo pubblicato sull'American Chemical Society's Nano lettere , il team guidato dall'ORNL ha dimostrato la conduttività metallica in un film ferroelettrico che altrimenti funge da isolante. Questo fenomeno di una transizione isolante-metallo è stato previsto più di 40 anni fa dai teorici, ma finora è sfuggito alla prova sperimentale.

"Questa scoperta identifica inequivocabilmente un nuovo canale di conduzione che percola attraverso la matrice isolante del ferroelettrico, che apre possibilità potenzialmente eccitanti per "scrivere" e "cancellare" circuiti con dimensioni nanometriche, ", ha affermato l'autore principale Peter Maksymovych del Center for Nanophase Materials Sciences dell'ORNL.

Dal punto di vista applicativo, la capacità di utilizzare solo un campo elettrico come una manopola che sintonizza sia l'entità della conduttività metallica in un ferroelettrico sia il tipo di portatori di carica è particolarmente intrigante. Fare quest'ultimo in un semiconduttore richiederebbe un cambiamento della composizione del materiale.

"Non solo possiamo attivare la conduttività metallica, ma se continui a cambiare i quadranti del bias, puoi controllare il comportamento in modo molto preciso, Maksymovych ha detto. "E più piccolo è il nanodominio, meglio si conduce. Tutto questo avviene nella stessa identica posizione del materiale, e possiamo passare da un isolante a un metallo migliore o peggiore in un batter d'occhio o più velocemente. Questo è potenzialmente interessante per le applicazioni, e porta anche a interessanti domande fondamentali sull'esatto meccanismo della conduttività metallica."

Sebbene i ricercatori abbiano concentrato il loro studio su un noto film ferroelettrico chiamato titanato di piombo-zirconato, si aspettano che le loro osservazioni saranno vere per una gamma più ampia di materiali ferroelettrici.

"Prevediamo anche che estendendo i nostri studi ai multiferroici, la fase mista e gli antiferroelettrici riveleranno un'intera famiglia di proprietà elettroniche precedentemente sconosciute, aprendo nuovi orizzonti nei fondamenti e nelle applicazioni allo stesso modo, " ha detto il coautore e scienziato senior dell'ORNL Sergei Kalinin.