Un sandwich bidimensionnel atypique a la partie savoureuse à l'extérieur pour les scientifiques et les ingénieurs développant des nanodispositifs multifonctionnels.

Une couche mince atomique d'antimoine semi-conducteur associée à du séléniure d'indium ferroélectrique présenterait des propriétés uniques en fonction du côté et de la polarisation par un champ électrique externe.

Le champ pourrait être utilisé pour stabiliser la polarisation du séléniure d'indium, une propriété recherchée depuis longtemps qui a tendance à être détruite par des champs internes dans des matériaux comme les pérovskites, mais qui serait très utile pour les applications d'énergie solaire.

Calculs du théoricien des matériaux de riz Boris Yakobson, l'auteur principal et chercheur Jun-Jie Zhang et l'étudiant diplômé Dongyang Zhu montrent que la commutation de la polarisation du matériau avec un champ électrique externe en fait soit un simple isolant avec une bande interdite adaptée à l'absorption de la lumière visible, soit un isolant topologique, un matériau qui ne conduit que des électrons le long de sa surface.

Tourner le champ vers l'intérieur rendrait le matériau bon pour les panneaux solaires. Le tourner vers l'extérieur pourrait le rendre utile en tant que dispositif spintronique pour l'informatique quantique.

L'étude du laboratoire apparaît dans la revue American Chemical Society Nano lettres .

"La possibilité de changer à volonté la structure de bande électronique du matériau est un bouton très attrayant, " Yakobson a dit. " Le couplage fort entre l'état ferroélectrique et l'ordre topologique peut aider :la tension appliquée commute la topologie à travers la polarisation ferroélectrique, qui sert d'intermédiaire. Cela fournit un nouveau paradigme pour l'ingénierie et le contrôle des appareils."

Faiblement lié par la force van der Waals, les couches changent de configuration physique lorsqu'elles sont exposées à un champ électrique. Cela change la bande interdite du composé, et le changement n'est pas anodin, dit Zhang.

"Les atomes centraux de sélénium se déplacent en même temps que la polarisation ferroélectrique de commutation, " at-il dit. " Ce type de commutation dans le séléniure d'indium a été observé dans des expériences récentes. "

Contrairement à d'autres structures proposées et finalement réalisées par les expérimentateurs - les buckyballs au bore sont un bon exemple - le matériau de commutation peut être relativement simple à fabriquer, selon les chercheurs.

"Contrairement aux solides en vrac typiques, l'exfoliation facile des cristaux de van der Waals le long du plan à faible énergie de surface permet de façon réaliste leur réassemblage en hétérobicouches, ouvrant de nouvelles possibilités comme celle que nous avons découverte ici, " dit Zhang.