Les appareils électriques utilisés aujourd'hui utilisent des matériaux conducteurs pour guider les électrons là où ils sont nécessaires. Ces matériaux doivent être fixés en place et isolés afin de maintenir l'électricité sur le bon chemin. Une nouvelle recherche de l'Université de l'Arkansas fait un pas important vers un nouveau type d'appareil électrique, qui utiliserait les propriétés naturelles de matériaux comme la ferrite de bismuth, avec un autre type de courant, envoyer de l'électricité rapidement à travers les plus petits, circuits plus denses.

Sergueï Prosandeev, professeur-chercheur au Département de physique, travaillé avec Yurong Yang, professeur agrégé de recherche; Charles Paillard, boursier postdoctoral; et Laurent Bellaiche, Professeur émérite. Leurs résultats sont publiés dans la revue Matériaux de calcul npj .

En utilisant le centre de calcul haute performance de l'Arkansas, ces chercheurs ont créé des simulations de ferrite de bismuth, un synthétique, matière cristalline. La ferrite de bismuth est "multiferroïque, " ce qui signifie qu'il a des régions, ou domaines, dans laquelle les molécules constituant sa structure cristalline présentent un motif cohérent de polarisation électrique, magnétisation et déplacement des ions chargés. Les frontières entre ces régions sont appelées parois de domaine. Ces parois sont bidimensionnelles et très étroites, elles se mesurent en dixièmes de nanomètres.

Dans la simulation, les chercheurs ont créé un type de courant, appelé courant de déplacement, en appliquant un champ électrique à haute fréquence à la ferrite de bismuth. Contrairement au courant électrique produit par le mouvement des électrons, le courant de déplacement résulte de la vibration des ions en réponse à un champ électrique. Les chercheurs ont découvert que le courant de déplacement, qui est un courant alternatif, ou CA, se déplace naturellement le long des parois du domaine dans la ferrite de bismuth, et ils ont également constaté qu'il est comparable en amplitude au courant continu, ou CC, actuellement utilisé dans les appareils électriques.

Les chercheurs peuvent créer des domaines et déplacer des parois de domaines dans des matériaux multiferroïques en appliquant de manière sélective des champs électriques. En démontrant que ces parois peuvent être utilisées pour transmettre un courant de déplacement, cette recherche est une étape importante vers de nouveaux types d'appareils électriques.

Les chercheurs ont expliqué que la nature compacte de ces appareils leur permettrait d'être très rapides et très petits. "Cela ouvre la voie à la conception de circuits électroniques rapides à l'échelle nanométrique, ", ont-ils déclaré dans le journal.