Los materiales ultrafinos hechos de una sola capa de \u00e1tomos han llamado la atenci\u00f3n de los cient\u00edficos desde el descubrimiento del primer material de este tipo, el grafeno, hace unos 17 a\u00f1os. Entre otros avances desde entonces, los investigadores, incluidos los de un laboratorio pionero en el MIT, han descubierto que apilar hojas individuales de los materiales 2D y, a veces, torcerlas en un ligero \u00e1ngulo entre s\u00ed, puede darles nuevas propiedades, desde la superconductividad hasta el magnetismo.<\/p>\n\n\n\n
Ahora, los f\u00edsicos del MIT del mismo laboratorio y sus colegas han hecho precisamente eso con el nitruro de boro, conocido como “grafeno blanco” en parte porque tiene una estructura at\u00f3mica similar a su famoso primo. El equipo ha demostrado que cuando dos hojas individuales de nitruro de boro se apilan paralelas entre s\u00ed, el material se vuelve ferroel\u00e9ctrico, en el que las cargas positivas y negativas del material se dirigen espont\u00e1neamente a diferentes lados o polos. Tras la aplicaci\u00f3n de un campo el\u00e9ctrico externo, esas cargas cambian de lado, invirtiendo la polarizaci\u00f3n. Es importante destacar que todo esto sucede a temperatura ambiente. El nuevo material, que funciona mediante un mecanismo completamente diferente al de los materiales ferroel\u00e9ctricos existentes, podr\u00eda tener muchas aplicaciones.<\/p>\n\n\n\n
“Ya se han descubierto una amplia variedad de propiedades f\u00edsicas en varios materiales 2D. Ahora podemos apilar f\u00e1cilmente el nitruro de boro ferroel\u00e9ctrico con otras familias de materiales para generar propiedades emergentes y funcionalidades novedosas”, dice Pablo Jarillo-Herrero, profesor del Cecil e Ida Green de F\u00edsica y l\u00edder del trabajo, seg\u00fan se inform\u00f3 en la revista Science. Jarillo-Herrero tambi\u00e9n est\u00e1 afiliado al Laboratorio de Investigaci\u00f3n de Materiales del MIT.<\/p>\n\n\n\n
Adem\u00e1s de Jarillo-Herrero, los autores adicionales del art\u00edculo son Kenji Yasuda, becario postdoctoral del MIT; Xirui Wang, estudiante de posgrado en f\u00edsica del MIT, y Kenji Watanabe y Takashi Taniguchi del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Jap\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Aplicaciones potenciales<\/strong><\/p>\n\n\n\n Entre las posibles aplicaciones del nuevo material ferroel\u00e9ctrico ultrafino, “una posibilidad interesante es utilizarlo para un almacenamiento de memoria m\u00e1s denso”, dice Yasuda, autor principal del art\u00edculo de Science. Esto se debe a que el cambio de polarizaci\u00f3n del material podr\u00eda usarse para codificar unos y ceros (informaci\u00f3n digital) y esa informaci\u00f3n se mantendr\u00e1 estable a lo largo del tiempo. No cambiar\u00e1 a menos que se aplique un campo el\u00e9ctrico. En el art\u00edculo de Science, el equipo informa de un experimento de prueba de principio que muestra esta estabilidad. Debido a que el nuevo material tiene solo una milmillon\u00e9sima parte de un metro de espesor, es uno de los ferroel\u00e9ctricos m\u00e1s delgados jam\u00e1s fabricados, tambi\u00e9n podr\u00eda permitir un almacenamiento de memoria de computadora mucho m\u00e1s denso.<\/p>\n\n\n\n El equipo descubri\u00f3 adem\u00e1s que torcer las hojas paralelas de nitruro de boro en un ligero \u00e1ngulo entre s\u00ed resultaba en otro “tipo completamente nuevo de estado ferroel\u00e9ctrico”, dice Yasuda. Este enfoque general, conocido como twistronics, fue iniciado por el grupo Jarillo-Herrero, que lo utiliz\u00f3 para lograr una superconductividad no convencional en el grafeno.<\/p>\n\n\n\n Nueva F\u00edsica<\/strong><\/p>\n\n\n\n El nuevo material ferroel\u00e9ctrico ultrafino tambi\u00e9n es emocionante porque involucra nueva f\u00edsica. El mecanismo de funcionamiento es completamente diferente al de los materiales ferroel\u00e9ctricos convencionales.<\/p>\n\n\n\n Dice Yasuda: “La conmutaci\u00f3n ferroel\u00e9ctrica fuera del plano se produce a trav\u00e9s del movimiento deslizante en el plano entre dos l\u00e1minas de nitruro de boro. Este acoplamiento \u00fanico entre la polarizaci\u00f3n vertical y el movimiento horizontal es posible gracias a la rigidez lateral del nitruro de boro”.<\/p>\n\n\n\n Hacia otros ferroel\u00e9ctricos<\/strong><\/p>\n\n\n\n Yasuda se\u00f1ala que se podr\u00edan producir otros ferroel\u00e9ctricos nuevos utilizando la misma t\u00e9cnica descrita en Science. “Nuestro m\u00e9todo para convertir un material de partida no ferroel\u00e9ctrico en un ferroel\u00e9ctrico ultrafino se aplica a otros materiales con estructuras at\u00f3micas similares al nitruro de boro, por lo que podemos expandir enormemente la familia de los ferroel\u00e9ctricos. En la actualidad, solo existen unos pocos ferroel\u00e9ctricos ultrafinos”, dice. Los investigadores est\u00e1n trabajando actualmente con ese fin y han obtenido algunos resultados prometedores.<\/p>\n\n\n\n El laboratorio Jarillo-Herrero es pionero en la manipulaci\u00f3n y exploraci\u00f3n de materiales bidimensionales ultrafinos como el grafeno. Sin embargo, la conversi\u00f3n de nitruro de boro ultrafino en un ferroel\u00e9ctrico fue inesperada.<\/p>\n\n\n\n Dice Xirui Wang: “Todav\u00eda recuerdo cuando est\u00e1bamos haciendo las mediciones y vimos un salto inusual en los datos. Decidimos que deber\u00edamos ejecutar el experimento nuevamente, y cuando lo hicimos una y otra vez confirmamos que hab\u00eda algo nuevo sucediendo”.<\/p>\n\n\n\n