Con el avance científico podrá reducirse en forma notable el tamaño
de los dispositivos tecnológicos, por lo que se dará un gran paso en el
camino hacia el desarrollo de nano sensores ferroeléctricos y de
fuentes útiles de energía para dispositivos a nanoescala.
“Nuestro proyecto de investigación involucra el estudio de nuevos
materiales, a partir del uso de simulaciones computacionales que se
basan en métodos mecánico-cuánticos, en particular, en este trabajo, se
investigó el comportamiento de materiales ferroeléctricos en la
nanoescala”, indicó a InfoUniversidades Marcelo Sepliarsky, uno de los
físicos que llevó adelante la investigación.
Una de las características más importantes de los materiales
ferroeléctricos es que responden a estímulos mecánicos o térmicos, con
variaciones a nivel de su estructura cristalina, pudiéndose obtener como
respuesta una corriente eléctrica. Por esta razón, estos materiales son
utilizados en el diseño de múltiples dispositivos, algunos de los
cuales rodean nuestra vida cotidiana: celulares, ecógrafos, radares,
sonares, sensores infrarrojo para alarmas, equipos de visión nocturna,
etc. También son utilizados en la industria automotriz, en los
inyectores de combustible de los motores, y en los múltiples sensores
que poseen los autos modernos.
El hallazgo
Un material ferroeléctrico se puede explicar de manera sencilla como el
análogo eléctrico de un imán. Es decir, un material que posee una
polarización espontánea como consecuencia del alineamiento de dipolos eléctricos en una dirección.
Los científicos pudieron comprobar que es posible estabilizar un estado
ferroeléctrico en nanopartículas con tamaños inferiores a los 10 nm. El
factor clave para la estabilización de este estado es la relación entre
el ancho y el alto de la partícula. “Hemos descubierto que la ferroelectricidad
en la nanoescala se genera a partir de un ordenamiento geométrico
novedoso” indicó Marcelo Stachiotti, doctor en Física e integrante del
proyecto, “éste involucra el alineamiento de vórtices de polarización, y
forma una especie de rosquilla que concentra la región ferroeléctrica
en su centro. A esta característica la bautizamos ‘ferroelectricidad
toroidal’”.
En lo que respecta a sus características, en estos materiales existía
una dificultad intrínseca para ser utilizados en el desarrollo de
dispositivos electrónicos con componentes de tamaño nanométrico. En este
sentido y antes del descubrimiento, ciertos estudios indicaban que la
ferroelectricidad se destruía cuando las dimensiones del material se
reducen al nivel de la nanoescala.
“La propiedad de invertir el sentido de la polarización de un
ferroeléctrico entre dos estados estables constituye la base de una
nueva tecnología para el desarrollo de memorias no volátiles para
codificación binaria, la cual se utiliza en tarjetas inteligentes y en
memorias de alta densidad para la computación aeroespacial, ya que
presentan, además, alta resistencia a la radiación”, explicó Stachiotti.
“En la actualidad, se investiga la posibilidad de utilizar estos
materiales para la generación biomecánica de energía eléctrica, lo que
permitirá, por ejemplo, cargar la batería de nuestro teléfono móvil o
reproductor portátil mientras caminamos, corremos o bailamos,
produciéndose, de esta manera, un ahorro de energía considerable”
finalizó Sepliarsky.
El descubrimiento goza de reconocimiento internacional y fue
seleccionado como artículo destacado y de interés interdisciplinario por
los editores del “Physical Review Letters”, una de las revistas
científicas más prestigiosas en el campo de la Ciencias Físicas. Los
doctores en Física, Marcelo Stachiotti y Marcelo Sepliarsky, son
miembros del grupo de investigación de “Materia Condensada” del
Instituto de Física de Rosario (IFIR), dependiente del Conicet y de la
Universidad.
Nanotecnología:dispositivos tecnológicos de menor tamaño y mayor capacidad
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Un nuevo ordenamiento para los materiales ferroeléctricos en la nanoescala fue descubierto por investigadores del Instituto de Física de Rosario. El hallazgo resulta trascendente en el campo de la nanoelectrónica, ya que fue superada la dificultad de estos materiales para ser empleados en el desarrollo de dispositivos con componentes nanométricos. Se analiza la posibilidad de que generen energía eléctrica, lo que permitirá, por ejemplo, cargar la batería del celular mientras se corre o se baila.
Silvana Di Stéfano