Une équipe de scientifiques de l'Université de Liverpool, L'University College London et l'Université de Saragosse en Espagne ont découvert un moyen d'induire et de contrôler un comportement de commutation électrique fondamental à l'échelle nanométrique.

Leurs résultats sont publiés dans la revue Nature Nanotechnologie , où l'équipe décrit comment séparer une couche atomiquement mince de sel gemme - y compris le sel de table ordinaire - de la surface du cuivre métallique en incluant une couche atomiquement mince de nitrure de cuivre entre les deux crée une couche de soi-disant "dipôles électriques, " dont l'orientation peut être modifiée en appliquant un champ électrique important.

Lorsque la plupart des matériaux sont retournés, elles se ressemblent au niveau atomique et les charges électriques dans les atomes ne peuvent pas avoir une préférence pour s'orienter dans une direction particulière. Dans certains matériaux, cependant, cette symétrie est brisée, et ces charges peuvent s'aligner pour former des dipôles électriques, qui peut être commuté entre plusieurs orientations avec un champ électrique. S'ils restent dans la même orientation après suppression du champ électrique, le matériau est communément appelé ferroélectrique qui est l'analogue électrique d'un ferromagnétique.

En raison du comportement de commutation intrinsèque des ferroélectriques, il existe un grand intérêt à utiliser des ferroélectriques à l'échelle nanométrique pour une nouvelle forme de stockage de données à haute densité. Cependant, les couches les plus externes d'un matériau ferroélectrique perdent souvent leur capacité de commutation lorsqu'elles sont incorporées dans un circuit électrique. Cela rend difficile la mise à l'échelle des matériaux ferroélectriques à l'échelle atomique.

Pour surmonter ces difficultés, les scientifiques ont exploré si les nouvelles propriétés émergentes des matériaux bidimensionnels (2-D) qui ne sont que de quelques couches atomiques d'épaisseur pourraient être exploitées pour créer un type différent de matériau de commutation dipolaire. Ces matériaux, peuvent avoir des propriétés radicalement différentes de celles de leurs homologues plus épais.

L'équipe a commencé par former une fine couche atomique d'azote et de cuivre (nitrure de cuivre) à la surface d'un cristal de cuivre. En plus de cela, ils ont déposé une fine couche atomique de sel gemme, en particulier le chlorure de sodium (sel de table ordinaire) et le bromure de potassium, qui n'ont pas de dipôles nets.

Professeur Mats Persson, du Département de chimie de l'Université et le théoricien de l'article, a déclaré:"C'est un développement très excitant et contrairement à la sagesse traditionnelle qu'il est possible d'avoir un comportement de type ferroélectrique dans atomiquement, couches minces dans une jonction métal-isolant"

Bon nombre des applications proposées les plus prometteuses pour les matériaux 2D consistent à les incorporer dans des circuits électriques, tant d'attention a été portée sur la conduite de matériaux 2-D. Cependant, Les isolateurs 2-D commencent à jouer un rôle de plus en plus important.

"En empilant deux matériaux 2D, même ceux qui sont des isolants, nous pouvons créer un nouveau comportement qu'aucun des deux matériaux ne serait capable d'afficher individuellement. Cela ouvre une multitude de nouvelles possibilités pour le développement d'une nouvelle génération de structures matérielles 2D. » a fait remarquer Cyrus Hirjibehedin, le scientifique principal du projet.

L'article "Electric polarization switch in an atomically-thin rock salt structure" est publié dans Nature Nanotechnologie .