(Noticias de Nanowerk) La ferroelectricidad es una propiedad de ciertos materiales que crea una polarización eléctrica espontánea o inducida de las moléculas, lo que resulta en un campo eléctrico dentro del material. El estado de polarización puede ser permanente o invertirse en dirección opuesta mediante la aplicación de un campo eléctrico externo. Los materiales ferroeléctricos en forma de películas delgadas o pequeños cristales se pueden utilizar para el almacenamiento de información binaria y memorias no volátiles (independientes de la fuente de energía). Cuanto más pequeño sea el cristal ferroeléctrico, mayor será la cantidad de unidades de memoria que se pueden introducir en el dispositivo, más rápido y eficaz funcionará el dispositivo. Los nanomateriales, preparados en el laboratorio del profesor Zak, son cristales semiconductores en forma de agujas de entre 60 y 100 nm de diámetro y decenas de micrones de longitud, y tienen forma tubular. El Prof. Yao Guo, China, y la Prof. Alla Zak, HIT, descubrieron ferroelectricidad en estos nanotubos, lo que permite construir un sistema de visión artificial completamente operado basado únicamente en estos nanotubos. El sistema de visión artificial permite el reconocimiento de los sujetos utilizando la secuencia de acciones como la detección, la memoria y el procesamiento. El entrenamiento de este dispositivo se realizó mediante aprendizaje automático. Los hallazgos se publican en Nature Communications (“Ferroelectricidad interfacial de 0D van der Waals”) y Electrónica de la naturaleza (“Ferroelectricidad en dimensiones cero”). Imagen de microscopía electrónica de un dispositivo de dimensión cero (0D) formado en la interfaz de dos nanotubos cruzados. (Imagen: Cortesía de los investigadores) Para reducir el tamaño del dispositivo ferroeléctrico, los científicos colocaron un nanotubo cruzado sobre otro (como se muestra a continuación), creando así un diodo ferroeléctrico de tamaño igual al área de contacto entre dos tubos. Esto da como resultado un diodo ferroeléctrico de tamaño puntual (~10 nm de diámetro) y que consta de sólo 5000 átomos. En sus dos artículos innovadores, se proporcionaron pruebas experimentales y simulaciones teóricas que echaron por tierra la noción previamente aceptada de que los efectos ferroeléctricos tradicionales estaban limitados por el tamaño de los átomos. Con este descubrimiento se completó la última pieza del 'rompecabezas' de la ferroelectricidad. El efecto ferroeléctrico es un fenómeno físico descubierto a principios del siglo XX por Joseph Valasek. Proporciona una vía tecnológica importante para el almacenamiento de información. El Prof. Alla Zak del Instituto de Tecnología HIT Holon y el Prof. Guo Yao del Instituto de Tecnología de Beijing explicaron: “Los efectos ferroeléctricos tradicionales están sujetos a limitaciones de tamaño, porque cuando el tamaño de los cristales ferroeléctricos disminuye, se produce la despolarización y esto puede causar la polarización original. , esencial para el efecto ferroeléctrico, desaparezca”. Este tamaño limita el uso de materiales ferroeléctricos en dispositivos de almacenamiento de alta densidad, es decir, cuanto más pequeño sea el tamaño del cristal individual, mayor será la cantidad (mayor la densidad) que se puede integrar en los dispositivos de almacenamiento electrónico”. Para abordar este desafío, los profesores Alla Zak, Guo Yao e investigadores colaboradores utilizaron dos nanotubos de disulfuro de tungsteno cruzados para construir diodos ferroeléctricos en la interfaz de su contacto, que consta de sólo unos 20 átomos. Los investigadores observaron cambios de resistencia y fenómenos de histéresis típicos del material ferroeléctrico en este dispositivo de dimensión cero a nanoescala, demostrando así su capacidad para funcionar como diodo. Mediante comprobaciones experimentales y teóricas adicionales, se confirmó que el comportamiento eléctrico del diodo ferroeléctrico se debía al deslizamiento muy suave dentro de la estructura de nanotubos y sobre uno de ellos. "Nos sorprende que un sistema de interfaz de 5000 átomos pueda producir una funcionalidad tan rica", comentó el Prof. Emérito Reshef Tenne (Instituto Weizmann, Israel), coautor de este estudio y ganador del prestigioso Premio Von Hippel de la Sociedad de Investigación de Materiales. El profesor Tenne cree que la ferroelectricidad reducida tiene ventajas importantes para el futuro almacenamiento de información de alta densidad, lo que resulta en un rendimiento más eficiente y rápido. Además, esta investigación es de gran importancia para la reducción del tamaño de otros dispositivos ferroeléctricos como el sonar, los sensores de incendio y los sensores de vibración en el futuro.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64678.php