Ученые из Пенсильванского университета совершили значимое открытие в области материаловедения, обнаружив способ создания ферроэлектрических свойств в материалах, которые изначально ими не обладают, путем их послойного соединения с ферроэлектрическими материалами. Это явление получило название «proximity ferroelectricity» (ферроэлектричество близости), сообщает Nature.
Данный прорыв предлагает инновационный подход к созданию ферроэлектрических материалов без изменения их химического состава. Ферроэлектрические материалы обладают уникальным свойством — они имеют положительные и отрицательные заряды, которые поляризованы подобно северному и южному полюсам магнита. Особенность этих материалов заключается в их способности менять поляризацию при воздействии внешнего электричества.
Исследовательская группа под руководством Джона-Пола Марии, профессора материаловедения и инженерии, продемонстрировала, что можно создать ферроэлектрические свойства в материале, просто складывая его со слоями ферроэлектрического материала. Этот процесс устраняет необходимость в химических модификациях и сохраняет важные свойства исходного материала.
Ученые обнаружили, что ферроэлектрический слой может составлять всего 3% от общего объема многослойной структуры, при этом сохраняя необходимый эффект. Ферроэлектрический или переключающий слой можно размещать сверху, снизу или как изолированный внутренний слой, что обеспечивает гибкость в проектировании устройств.
Это открытие имеет важное значение для разработки следующего поколения оптических приложений в электронике. Одна из главных задач в вычислительной технике связана с поиском способов снижения энергопотребления, и использование света вместо электронных сигналов для взаимодействия между процессорами может стать решением этой проблемы.
Данная технология открывает новые возможности для инженерии ферроэлектрических свойств и открытия новых материалов. Исследователи наблюдали эффект ферроэлектричества близости в оксидных, нитридных и комбинированных нитридно-оксидных системах, что указывает на универсальность механизма.
