Dans le domaine de la science des matériaux, les phénomènes de polarisation et de polarité sont traditionnellement associés aux isolants. Cependant, imaginez un scénario dans lequel ces caractéristiques pourraient être induites dans les métaux, atténuant potentiellement les pertes de puissance attribuées aux semi-conducteurs et prolongeant la durée de vie des batteries intégrées dans les appareils électroniques.
Une avancée récente réalisée grâce aux efforts de collaboration de chercheurs sud-coréens est la découverte d'une méthode permettant d'induire et de contrôler la polarisation et les états de polarité au sein des métaux. Leur étude a été publiée dans Nature Physics le 17 janvier 2024.
Les électrons libres dans les métaux présentent un mouvement illimité, ce qui rend difficile leur alignement dans des directions spécifiques afin d'induire une polarisation ou des états de polarité. De plus, la structure symétrique aux deux extrémités des cristaux métalliques a toujours posé des problèmes pour induire ces effets électriques.
L'équipe de recherche a utilisé des champs flexoélectriques pour mettre en œuvre des états de polarisation et de polarité dans les métaux. Ce type de champ apparaît lorsque la surface d'un objet subit une déformation non uniforme, permettant la manipulation du mouvement des charges et des caractéristiques électriques en modifiant subtilement la structure de réseau des métaux.
L'équipe a appliqué une pression externe au ruthénate de strontium largement utilisé (SrRuO3 ) dans le domaine des composants électroniques et des semi-conducteurs, générant un champ flexoélectrique. Cet oxyde métallique, caractérisé par une hétéroépitaxie, où des cristaux d'oxyde de strontium et de ruthénium de formes différentes croissent dans la même direction, possède une structure centrosymétrique.
Le champ flexoélectrique a modifié les interactions électroniques et la structure du réseau au sein du ruthénate de strontium, conduisant à une induction réussie de polarisation au sein du métal, provoquant une transformation de ses propriétés électriques et mécaniques et brisant la structure symétrique centrale. En utilisant la polarisation flexoélectrique et le contrôle d'un métal ferromagnétique, l'équipe de recherche a réussi à percer le mystère entourant la mise en œuvre de la polarisation et de la polarité au sein des substances métalliques.
Le chercheur principal de l'étude, le professeur Daesu Lee du Département de physique de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), a déclaré :« Nous sommes les premiers chercheurs à vérifier la mise en œuvre universelle des états de polarité au sein des substances métalliques. J'espère que les résultats Les résultats de cette étude s'avéreront bénéfiques pour la création de dispositifs hautement efficaces dans les domaines des semi-conducteurs et de l'électricité."
Plus d'informations : Wei Peng et al, Polarisation flexoélectrique et contrôle d'un métal ferromagnétique, Nature Physics (2024). DOI :10.1038/s41567-023-02333-8
Informations sur le journal : Physique de la nature
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
