Observação da topologia polar toroidal. Crédito: Ciência (2021). DOI:10.1126 / science.abc4727
Uma equipe de pesquisadores da China, os EUA e a Austrália encontraram um exemplo da formação de bandas circulares concêntricas de polarização em um polímero ferroelétrico. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve a criação de redemoinhos em nano e microescala e possíveis usos para as texturas toroidais resultantes em seus materiais. Lane Martin com a Universidade da Califórnia, Berkeley, publicou um artigo Perspectives na mesma edição do periódico, destacando a pesquisa envolvida na criação de minúsculos redemoinhos e o trabalho da equipe nesse novo esforço.
Como Martin observa, pesquisas anteriores mostraram que estruturas giratórias foram vistas em materiais magnéticos, mas acreditava-se que estruturas semelhantes não seriam possíveis com materiais ferroelétricos - isso porque sua polarização está fortemente ligada a uma rede.
Recentemente, outras equipes de pesquisa relataram que, controlando seu elástico, gradiente e energias elétricas, os materiais ferroelétricos podem ocupar um estado em que nenhuma energia única domine o material. Eles descobriram que poderiam ser alcançados recursos em nanoescala que antes eram considerados impossíveis em tais materiais. Neste novo esforço, os pesquisadores ampliaram essa pesquisa para criar materiais com bandas circulares concêntricas de polarização em um polímero ferroelétrico. Os pesquisadores observaram que eles se parecem com alvos minúsculos.
Para criar as texturas toroidais, os pesquisadores trabalharam com o polímero P (VDF-TrFE). Eles usaram um processo de recristalização por fusão que resultou na formação de faixas em forma de anel com o que os pesquisadores descrevem como uma topografia enrugada. O estudo do processo mostrou uma grande tensão que resultou na competição entre os três tipos de energia, resultando em uma estrutura rotativa concêntrica. A estrutura também foi considerada toroidal. Os pesquisadores notaram que, embora algumas superredes tenham sido observadas com topologias na escala de 10 nm, aqueles que eles estavam criando estavam na escala de 100 a 1000 nm.
Os pesquisadores também descobriram que o material respondeu de maneiras surpreendentes quando testado. Eles encontraram, por exemplo, que havia rotação contínua das estruturas toroidais que eram perpendiculares às cadeias de polímero, mas paralelas a elas, houve uma resposta relaxante.
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