Con el avance científico podrá reducirse en forma notable el tamaño de los dispositivos tecnológicos, por lo que se dará un gran paso en el camino hacia el desarrollo de nano sensores ferroeléctricos y de fuentes útiles de energía para dispositivos a nanoescala.

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“Nuestro proyecto de investigación involucra el estudio de nuevos materiales, a partir del uso de simulaciones computacionales que se basan en métodos mecánico-cuánticos, en particular, en este trabajo, se investigó el comportamiento de materiales ferroeléctricos en la nanoescala”, indicó a InfoUniversidades Marcelo Sepliarsky, uno de los físicos que llevó adelante la investigación.

Una de las características más importantes de los materiales ferroeléctricos es que responden a estímulos mecánicos o térmicos, con variaciones a nivel de su estructura cristalina, pudiéndose obtener como respuesta una corriente eléctrica. Por esta razón, estos materiales son utilizados en el diseño de múltiples dispositivos, algunos de los cuales rodean nuestra vida cotidiana: celulares, ecógrafos, radares, sonares, sensores infrarrojo para alarmas, equipos de visión nocturna, etc. También son utilizados en la industria automotriz, en los inyectores de combustible de los motores, y en los múltiples sensores que poseen los autos modernos.

El hallazgo

Un material ferroeléctrico se puede explicar de manera sencilla como el análogo eléctrico de un imán. Es decir, un material que posee una polarización espontánea como consecuencia del alineamiento de dipolos eléctricos en una dirección.

Los científicos pudieron comprobar que es posible estabilizar un estado ferroeléctrico en nanopartículas con tamaños inferiores a los 10 nm. El factor clave para la estabilización de este estado es la relación entre el ancho y el alto de la partícula. “Hemos descubierto que la ferroelectricidad en la nanoescala se genera a partir de un ordenamiento geométrico novedoso” indicó Marcelo Stachiotti, doctor en Física e integrante del proyecto, “éste involucra el alineamiento de vórtices de polarización, y forma una especie de rosquilla que concentra la región ferroeléctrica en su centro. A esta característica la bautizamos ‘ferroelectricidad toroidal’”.

En lo que respecta a sus características, en estos materiales existía una dificultad intrínseca para ser utilizados en el desarrollo de dispositivos electrónicos con componentes de tamaño nanométrico. En este sentido y antes del descubrimiento, ciertos estudios indicaban que la ferroelectricidad se destruía cuando las dimensiones del material se reducen al nivel de la nanoescala.

“La propiedad de invertir el sentido de la polarización de un ferroeléctrico entre dos estados estables constituye la base de una nueva tecnología para el desarrollo de memorias no volátiles para codificación binaria, la cual se utiliza en tarjetas inteligentes y en memorias de alta densidad para la computación aeroespacial, ya que presentan, además, alta resistencia a la radiación”, explicó Stachiotti.

“En la actualidad, se investiga la posibilidad de utilizar estos materiales para la generación biomecánica de energía eléctrica, lo que permitirá, por ejemplo, cargar la batería de nuestro teléfono móvil o reproductor portátil mientras caminamos, corremos o bailamos, produciéndose, de esta manera, un ahorro de energía considerable” finalizó Sepliarsky.

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El descubrimiento goza de reconocimiento internacional y fue seleccionado como artículo destacado y de interés interdisciplinario por los editores del “Physical Review Letters”, una de las revistas científicas más prestigiosas en el campo de la Ciencias Físicas. Los doctores en Física, Marcelo Stachiotti y Marcelo Sepliarsky, son miembros del grupo de investigación de “Materia Condensada” del Instituto de Física de Rosario (IFIR), dependiente del Conicet y de la Universidad.