Dispositivos elétricos em uso hoje usam materiais condutores para guiar os elétrons onde são necessários. Esses materiais devem ser fixados no lugar e isolados para manter a eletricidade no caminho certo. Uma nova pesquisa da Universidade de Arkansas dá um passo significativo em direção a um novo tipo de dispositivo elétrico, que usaria as propriedades naturais de materiais como ferrita de bismuto, junto com um tipo diferente de corrente, para enviar eletricidade rapidamente através de menores, circuitos mais densos.

Sergey Prosandeev, um professor pesquisador do Departamento de Física, trabalhei com Yurong Yang, professor associado de pesquisa; Charles Paillard, pós-doutorado; e Laurent Bellaiche, Distinto Professor. Seus resultados são publicados na revista npj materiais computacionais .

Usando o Arkansas High Performance Computing Center, esses pesquisadores criaram simulações de ferrita de bismuto, um sintético, material cristalino. A ferrita de bismuto é "multiferróica, "o que significa que tem regiões, ou domínios, em que as moléculas que compõem sua estrutura cristalina exibem um padrão consistente de polarização elétrica, magnetização e deslocamento de íons carregados. Os limites entre essas regiões são chamados de paredes de domínio. Essas paredes são bidimensionais e muito estreitas - são medidas em décimos de nanômetros.

Na simulação, os pesquisadores criaram um tipo de corrente, chamada corrente de deslocamento, aplicando um campo elétrico de alta frequência à ferrita de bismuto. Ao contrário da corrente elétrica que é produzida pelo movimento dos elétrons, a corrente de deslocamento resulta da vibração de íons em resposta a um campo elétrico. Os pesquisadores descobriram que a corrente de deslocamento, que é uma corrente alternada, ou AC, naturalmente se move ao longo das paredes do domínio na ferrita de bismuto, e eles também descobriram que é comparável em magnitude à corrente contínua, ou DC, atualmente usado em dispositivos elétricos.

Os pesquisadores podem criar domínios e mover paredes de domínio em materiais multiferróicos aplicando campos elétricos seletivamente. Ao demonstrar que essas paredes podem ser usadas para transmitir corrente de deslocamento, esta pesquisa é um passo significativo em direção a novos tipos de dispositivos elétricos.

Os pesquisadores explicaram que a natureza compacta desses dispositivos permitiria que eles fossem muito rápidos e muito pequenos. "Isso abre caminho para o projeto de circuitos eletrônicos rápidos em nanoescala, "disseram no jornal.