Um sanduíche bidimensional atípico tem a parte saborosa do lado de fora para cientistas e engenheiros que desenvolvem nanodispositivos multifuncionais.

Uma camada fina de átomo de antimônio semicondutor emparelhado com seleneto de índio ferroelétrico exibiria propriedades únicas dependendo do lado e da polarização por um campo elétrico externo.

O campo pode ser usado para estabilizar a polarização do seleneto de índio, uma propriedade há muito procurada que tende a ser destruída por campos internos em materiais como perovskitas, mas seria muito útil para aplicações de energia solar.

Cálculos do teórico de materiais de arroz Boris Yakobson, O principal autor e pesquisador Jun-Jie Zhang e o estudante de graduação Dongyang Zhu mostram que a troca da polarização do material por um campo elétrico externo torna-o um isolador simples com um gap adequado para absorção de luz visível ou um isolante topológico, um material que apenas conduz elétrons ao longo de sua superfície.

Virar o campo para dentro tornaria o material bom para painéis solares. Virá-lo para fora pode torná-lo útil como um dispositivo spintrônico para computação quântica.

O estudo do laboratório foi publicado na revista American Chemical Society. Nano Letras .

"A capacidade de mudar à vontade a estrutura de banda eletrônica do material é um botão muito atraente, "Yakobson disse." O forte acoplamento entre o estado ferroelétrico e a ordem topológica pode ajudar:a voltagem aplicada muda a topologia através da polarização ferroelétrica, que serve como um intermediário. Isso fornece um novo paradigma para engenharia e controle de dispositivos. "

Fracamente limitado pela força de van der Waals, as camadas mudam sua configuração física quando expostas a um campo elétrico. Isso muda o gap do composto, e a mudança não é trivial, Zhang disse.

"Os átomos centrais de selênio mudam junto com a polarização ferroelétrica, ", disse ele." Este tipo de mudança no seleneto de índio foi observado em experimentos recentes. "

Ao contrário de outras estruturas propostas e, em última análise, feitas por experimentalistas - buckyballs de boro são um bom exemplo - o material de troca pode ser relativamente simples de fazer, de acordo com os pesquisadores.

"Ao contrário dos sólidos a granel típicos, a esfoliação fácil de cristais de van der Waals ao longo do plano de baixa energia superficial permite realisticamente sua remontagem em hetero camadas, abrindo novas possibilidades como a que descobrimos aqui, "Disse Zhang.