Onderzoeksteam ontdekt atomaire configuratie van para-elektrische materialen met twee atomaire lagen dik

Een team van onderzoekers, waaronder wetenschappers van de U of A’s Department Physics, heeft de atomaire configuratie van para-elektrische materialen met een dikte van twee atomen ontdekt.

“Ferro-elektrische materialen zijn overal om ons heen, meestal in condensatoren in onze mobiele telefoons, televisies en elk ander elektronisch apparaat”, zegt Salvador Barraza-Lopez, universitair hoofddocent natuurkunde en theorie van het team.

“Ferro-elektrische materialen hebben een intrinsiek elektrisch dipoolmoment dat kan worden geschakeld door elektrische velden”, voegde hij eraan toe. “Wanneer ferro-elektrische materialen worden opgewarmd, wordt hun intrinsieke dipoolmoment gedoofd totdat het nul wordt bij een zogenaamde kritische temperatuur. Bij nog hogere temperaturen worden die materialen para-elektrisch genoemd.”

Barraza-Lopez zei dat er een voortdurende inspanning is om ferro-elektrische materialen van een paar atomen dik in te zetten, en een team van de Columbia University heeft eerder dit jaar een para-elektrische overgang aangetoond op materialen die bekend staan ​​als overgangsmetaal-dichalcogenide-dubbellagen.

“Ze zeiden echter niet hoe atomen zich opnieuw moeten aanpassen om zo’n para-elektrische configuratie te bereiken,” zei hij.

Dus leidde Barraza-Lopez een samenwerking tussen theoriegroepen aan de U of A en de Montana State University om te helpen begrijpen hoe atomen zich rangschikken als ze van een ferro-elektrische configuratie naar een para-elektrische configuratie gaan, en wat ze ontdekten bleek nogal ongebruikelijk te zijn.

“Normaal gesproken is een para-elektrische configuratie er een waarin atomen veranderen in een structuur met een hogere symmetrie,” zei Barraza-Lopez. “Een ferro-elektrisch materiaal met een rechthoekige structuur verandert bijvoorbeeld in een para-elektrisch vierkant.”

Voor de materialen die werden bestudeerd, kon het team echter geen para-elektrische fase vinden.

“Wat we in plaats daarvan zagen, was dat het vermeende para-elektrische gedrag eerder een tijdsgemiddelde is van een ferro-elektrische configuratie die in de loop van de tijd tussen twee polarisatietoestanden wisselt”, zei Barraza-Lopez, eraan toevoegend dat deze resultaten onlangs in het tijdschrift zijn gepubliceerd. Nano-brieven.