Des scientifiques de l'Université de l'Arkansas font partie d'une équipe internationale qui a découvert un matériau ferroélectrique bidimensionnel d'à peine deux atomes d'épaisseur.

Les matériaux bidimensionnels sont des membranes ultrafines qui sont prometteuses pour de nouveaux produits optoélectroniques, thermique, et applications mécaniques, y compris des dispositifs de stockage de données ultra-minces qui seraient à la fois pliables et denses en informations.

Les matériaux ferroélectriques sont ceux avec un moment dipolaire intrinsèque - une mesure de la séparation des charges positives et négatives - qui peut être commuté par un champ électrique, dit Barraza-Lopez. "Par exemple, une seule molécule d'eau a également un moment dipolaire électronique intrinsèque, mais le mouvement thermique des molécules d'eau individuelles dans des conditions ordinaires (par exemple, dans une bouteille d'eau) empêche la création d'un moment dipolaire intrinsèque sur des distances macroscopiques."

Il y a eu une vigoureuse poussée par les chercheurs pour déployer atomiquement mince, ferroélectriques bidimensionnels au cours des cinq dernières années, il a dit. Le nouveau matériel découvert par l'équipe, une monocouche de séléniure d'étain, n'est que le troisième ferroélectrique bidimensionnel appartenant à la famille chimique des monochalcogénures du groupe IV qui a été cultivé expérimentalement jusqu'à présent. En plus des scientifiques de l'Université de l'Alberta, l'équipe comprenait des chercheurs de l'Institut Max Planck de physique des microstructures en Allemagne et de l'Académie des sciences de l'information quantique de Pékin en Chine. La découverte a été décrite dans un article publié dans la revue Lettres nano .

A l'aide d'un microscope à effet tunnel, les chercheurs ont modifié le moment dipolaire électronique de monocouches de séléniure d'étain cultivées sur un substrat graphitique. Les calculs effectués par l'étudiant diplômé de l'U of A, Brandon Miller, ont vérifié une croissance hautement orientée de ce matériau sur un tel substrat.

Le déploiement expérimental de ces matériaux permet de corroborer les prédictions théoriques sous-jacentes à un comportement physique vraiment nouveau. Par exemple, ces matériaux ferroélectriques semi-conducteurs subissent des transitions de phase induites par la température à laquelle leur dipôle électrique intrinsèque est trempé (les dipôles électriques intrinsèques individuels fluctuent comme ils le font dans l'eau); ils hébergent également des effets optiques non linéaires qui pourraient être utiles pour des applications optoélectroniques ultra-compactes.