Os dispositivos eletrônicos têm diminuído constantemente de tamanho e aumentando em velocidade e eficiência, de computadores pessoais miniaturizados a telefones celulares de bolso. Pesquisadores do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Texas A&M University descobriram uma classe de materiais bidimensionais (2-D) para ajudar a reduzir ainda mais o tamanho e melhorar o desempenho de vários dispositivos.

Dr. Xiaofeng Qian, um professor assistente, e Hua Wang, um estudante de pós-graduação no departamento, foram apresentados em uma edição recente da 2-D Materials por seu trabalho em materiais multiferróicos 2-D.

"A maioria dos materiais 2-D estudados até agora mostraram uma característica ferroica, "Qian disse." Quando olhamos para as camadas de monocogeneto do grupo IV, descobrimos que esses materiais 2-D têm duas características ferroicas simultaneamente. "

Seu artigo "Multiferroics bidimensionais em monocalcogenídeos do grupo IV de monocamada" demonstra uma classe especial de semicondutores bidimensionais. Esses materiais são especiais devido à sua capacidade de exibir uma grande cepa de rede espontânea chamada ferroelasticidade, e uma polarização elétrica comutável gigante chamada ferroeletricidade. Essas propriedades que aparecem simultaneamente nos monochalcogenides do grupo IV de monocamada levam à multiferroicidade ferroelástica-ferroelétrica 2-D.

"Materiais 2-D com mais de uma característica ferroica podem ser muito úteis para dispositivos multifuncionais miniaturizados, como sensores e atuadores, "Qian disse." No entanto, eles são muito raros na natureza. "

Esta classe única de materiais multiferróicos 2-D pode ser útil para a memória ferroelétrica 2-D e a memória ferroelástica que são tão finas quanto um nanômetro. Em dispositivos de bolso, este novo material pode ajudar a tornar o dispositivo menor, diminuindo o tamanho dos sensores e materiais dentro do dispositivo. Eles também podem ser úteis para explorar fotovoltaicos excitônicos ferroelétricos que aproveitam a grande ferroeletricidade e a absorção óptica excitônica extraordinária.

"Além disso, esses materiais 2-D com várias ordens ferroicas fornecem uma plataforma ideal para demonstrar a memória fotônica não volátil 2-D com consumo de energia muito menor e em uma velocidade mais rápida, "Qian disse.

Atualmente, o grupo está trabalhando para entender melhor os mecanismos microscópicos do movimento da parede do domínio e descobrir outros novos materiais multiferróicos 2-D.

"Nosso objetivo final neste projeto é projetar multiferroicidade em materiais 2-D, "Disse Qian." Também queremos ser capazes de ajustar e controlar sua multiferroricidade para uma variedade de aparelhos eletrônicos, aplicações ópticas e de energia. "

Os resultados do trabalho da dupla fornecerão novas oportunidades para a pesquisa de materiais multifuncionais 2-D para aplicações miniaturizadas de eficiência energética.

"Muitas propriedades interessantes e aplicações potenciais foram descobertas em materiais 2-D e suas estruturas híbridas. Há muitas novas propriedades fascinantes esperando para serem descobertas, "Qian disse." É muito bom e emocionante trabalhar neste campo e compreender seus fundamentos e implicações para o futuro dispositivo e tecnologias de energia. "