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Un equipo de investigación descubre la configuración atómica de materiales paraeléctricos con dos capas atómicas


Salvador Barraza-López

Costo energético de pasar de una capa atómica a otra.

Un equipo de investigadores, incluidos científicos del Departamento de Física de la U of A, ha descubierto la configuración atómica de materiales paraeléctricos de dos átomos de espesor.

«Los materiales ferroeléctricos nos rodean por todas partes, más comúnmente en los capacitores de nuestros teléfonos celulares, televisores y otros dispositivos electrónicos», dijo Salvador Barraza-López, profesor asociado de física y líder teórico del equipo.

“Los materiales ferroeléctricos poseen un momento dipolar eléctrico intrínseco que puede ser conmutado por campos eléctricos”, agregó. «Cuando los materiales ferroeléctricos se recalientan, su momento dipolar intrínseco se apaga hasta que se vuelve cero a la llamada temperatura crítica. A temperaturas aún más altas, estos materiales se llaman paraeléctricos».

Barraza-López dijo que hay un esfuerzo continuo para implementar materiales ferroeléctricos de unos pocos átomos de espesor, y un equipo de universidad colombiana demostró una transición paraeléctrica en materiales conocidos como bicapas de dicalcogenuro de metales de transición a principios de este año.

«Sin embargo, no dijeron cómo los átomos tienen que readaptarse para lograr tal configuración paraeléctrica», dijo.

Por lo tanto, Barraza-López dirigió una colaboración entre grupos teóricos de la U of A y la Universidad Estatal de Montana para ayudar a comprender cómo se organizan los átomos cuando cambian de una configuración ferroeléctrica a una configuración paraeléctrica, y lo que descubrieron resultó ser bastante inusual.

«Por lo general, una configuración paraeléctrica es aquella en la que los átomos se transforman en una estructura con mayor simetría», dijo Barraza-López. «Por ejemplo, un material ferroeléctrico con una estructura rectangular se transforma en un cuadrado paraeléctrico».

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Sin embargo, para los materiales estudiados, el equipo no pudo encontrar una fase paraeléctrica.

«En cambio, lo que observamos es que el comportamiento paraeléctrico putativo es más un promedio temporal de una configuración ferroeléctrica que cambia entre dos estados de polarización a lo largo del tiempo», dijo Barraza-López, y agregó que estos resultados han sido publicados recientemente en la revista Nano-letras.

Barraza-López dijo que este descubrimiento fue posible gracias al apoyo financiero de la Fundición cuántica MonArk NSFun centro cuya misión es comprender el comportamiento de los materiales bidimensionales y sus posibles aplicaciones.

Los colaboradores incluyeron a Joseph Roll, estudiante de pregrado de física, y Shiva Poudel, asociada posdoctoral en el grupo de Barraza-López, así como a Juan Marmolejo-Tejada y Martín Mosquera del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad Estatal de Montana.