I ricercatori hanno creato questo minuscolo stemma Halle con l'aiuto del loro effetto appena scoperto. Credito:Uni Halle / Kathrin Dörr
La pressione meccanica applicata con precisione può migliorare le proprietà elettroniche di un materiale polimerico ampiamente utilizzato. Ciò richiede che il materiale sia elaborato meccanicamente con una precisione di pochi nanometri, scrive un team della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) sulla rivista scientifica Advanced Electronic Materials . Nel loro nuovo studio, i ricercatori mostrano come funziona questo effetto fisico precedentemente sconosciuto e come potrebbe essere utilizzato anche per nuove tecnologie di archiviazione. Il team è anche riuscito a disegnare lo stemma della città di Halle come un modello elettrico con una risoluzione spaziale di 50 nanometri nel materiale.
Il fluoruro di polivinilidene (PVDF) è un polimero ampiamente utilizzato dall'industria per produrre guarnizioni, membrane e film di imballaggio. Ha molte proprietà pratiche in quanto è estensibile, biocompatibile e piuttosto economico da produrre. "Il PVDF è anche un materiale ferroelettrico. Ciò significa che ha cariche positive e negative che sono spazialmente separate, qualcosa che può essere utilizzato per la tecnologia di accumulo", afferma la fisica Professoressa Kathrin Dörr alla MLU. Tuttavia, c'è un inconveniente:il PVDF è un materiale semicristallino la cui struttura, a differenza dei cristalli, non è completamente ordinata. "C'è così tanto disordine nel materiale che alcune delle proprietà di cui vorresti effettivamente sfruttare vengono perse", afferma Dörr.
Il suo team ha scoperto per caso che la microscopia a forza atomica può essere utilizzata per stabilire un certo ordine elettrico nel materiale. Questo metodo di solito prevede la scansione di un campione di materiale con una punta di dimensioni di pochi nanometri. Un laser viene quindi utilizzato per misurare e valutare le vibrazioni prodotte. "Questo ci consente di analizzare la struttura superficiale del materiale a livello nano", afferma Dörr. I microscopi a forza atomica possono essere utilizzati anche per applicare pressione al campione di materiale con l'aiuto della punta minuscola. I fisici della MLU hanno scoperto che questo cambia anche le proprietà elettriche del PVDF.
"La pressione comprime elasticamente il materiale in un punto desiderato senza spostare le molecole che lo compongono", spiega Dörr. La polarizzazione elettrica del materiale (cioè il suo orientamento elettrico) ruota nella direzione della pressione. Pertanto, la polarizzazione può essere controllata e riorientata a livello nano. I domini elettrici così creati sono estremamente stabili ed erano ancora intatti quattro anni dopo l'esperimento originale.
L'effetto scoperto dai ricercatori di Halle può essere controllato in modo così preciso che sono stati in grado di utilizzare le cariche elettriche per disegnare nel materiale una versione nanometrica dello stemma della città, probabilmente il più piccolo al mondo. Il nuovo processo potrebbe consentire l'utilizzo di materiali come il PVDF in nuove applicazioni elettriche e di stoccaggio. + Esplora ulteriormente
