Un team di scienziati dell'Università di Liverpool, L'University College di Londra e l'Università di Saragozza in Spagna hanno scoperto un modo per indurre e controllare un fondamentale comportamento di commutazione elettrica su nanoscala.

I loro risultati sono riportati sulla rivista Nanotecnologia della natura , dove il team descrive come separare uno strato atomicamente sottile di materiale di salgemma, incluso il normale sale da cucina, dalla superficie del rame metallico includendo uno strato atomicamente sottile di nitruro di rame nel mezzo, crea uno strato di cosiddetti "dipoli elettrici, " il cui orientamento può essere commutato applicando un grande campo elettrico.

Quando la maggior parte dei materiali viene capovolta, hanno lo stesso aspetto a livello atomico e le cariche elettriche negli atomi non possono avere una preferenza per l'orientamento lungo una particolare direzione. In alcuni materiali, però, questa simmetria è rotta, e queste cariche possono allinearsi per formare dipoli elettrici, che può essere commutato tra più orientamenti con un campo elettrico. Se rimangono nello stesso orientamento dopo la rimozione del campo elettrico, il materiale è comunemente indicato come ferroelettrico che è l'analogo elettrico di un ferromagnete.

A causa del comportamento di commutazione intrinseco dei materiali ferroelettrici, c'è un grande interesse nell'utilizzo di materiali ferroelettrici su scala nanometrica per una nuova forma di memorizzazione dei dati ad alta densità. Però, gli strati più esterni di un materiale ferroelettrico spesso perdono la loro capacità di commutare quando sono incorporati in un circuito elettrico. Ciò rende difficile ridimensionare i materiali ferroelettrici fino alla scala atomica.

Per superare queste difficoltà, gli scienziati hanno esplorato se le nuove proprietà emergenti dei materiali bidimensionali (2-D) con uno spessore di pochi strati atomici potessero essere sfruttate per creare un diverso tipo di materiale di commutazione dipolare. Questi materiali, possono avere proprietà che sono drammaticamente diverse da quelle delle loro controparti più spesse.

Il team ha iniziato formando uno strato atomicamente sottile di azoto e rame (nitruro di rame) sulla superficie di un cristallo di rame. In cima a questo, depositarono uno strato atomicamente sottile di materiale di salgemma, in particolare cloruro di sodio (sale da cucina comune) e bromuro di potassio, che non hanno dipoli netti.

Professor Mats Persson, dal Dipartimento di Chimica dell'Università e il teorico della carta, ha dichiarato:"Questo è uno sviluppo molto eccitante e contrariamente alla saggezza tradizionale secondo cui è possibile avere un comportamento simile al ferroelettrico in atomi, strati sottili in una giunzione metallo-isolante"

Molte delle applicazioni proposte più promettenti per i materiali 2-D implicano l'incorporazione di questi in circuiti elettrici, tanta attenzione è stata concentrata sulla conduzione di materiali 2-D. Però, Gli isolanti 2-D stanno iniziando a svolgere un ruolo sempre più importante.

"Impilando due materiali 2-D, anche quelli che sono isolanti, possiamo creare nuovi comportamenti che nessun materiale sarebbe in grado di esibire individualmente. Questo apre una vasta gamma di nuove possibilità per lo sviluppo di una nuova generazione di strutture materiali 2-D." ha osservato Cyrus Hirjibehedin, scienziato capo del progetto.

Il documento "Commutazione della polarizzazione elettrica in una struttura di salgemma binario atomicamente sottile" è pubblicato in Nanotecnologia della natura .