La creación de la película independiente más delgada con propiedades ferroeléctricas ya abre la puerta a dispositivos más pequeños y eficientes. Crédito: Dra. Minoru Osada
Investigadores de la Universidad de Nagoya han sintetizado las nanoláminas de BaTiO3 más delgadas hasta la fecha a 1,8 nm, superando el problema del «efecto de tamaño» y conservando las propiedades ferroeléctricas. Este avance permite la miniaturización de dispositivos y puede dar lugar a nuevas propiedades y aplicaciones.
Investigadores del Instituto de Materiales y Sistemas Futuros de la Universidad de Nagoya, Japón, han sintetizado con éxito nanoláminas de titanato de bario (BaTiO3) con un grosor de 1,8 nanómetros, el grosor más fino jamás creado para una película independiente. Dado que el grosor está relacionado con la funcionalidad, sus hallazgos abren la puerta a dispositivos más pequeños y eficientes. La investigación fue publicada en la revista Advanced Electronic Materials.
El desarrollo de materiales cada vez más delgados con nuevas funciones electrónicas es un área de investigación altamente competitiva. Dichos dispositivos son especialmente importantes en ferroeléctricos, materiales que tienen una polarización que puede invertirse mediante un campo eléctrico. Esta capacidad de revertir la polarización hace que estos materiales sean útiles en la memoria y la generación de energía vibratoria.
Sin embargo, a medida que los materiales utilizados en estos dispositivos se hacen más pequeños, presentan propiedades inesperadas que dificultan su uso industrial. Un gran problema es el “efecto tamaño”, ya que cuando el espesor del material se reduce a unos pocos nanómetros, sus propiedades ferroeléctricas desaparecen.
Ahora, un equipo del Departamento de Química de Materiales de la Universidad de Nagoya y el Instituto de Materiales y Sistemas para la Sostenibilidad (IMASS), dirigido por el profesor Minoru Osada (él/él), ha sintetizado con éxito nanoláminas de BaTiO3 sin defectos con propiedades ferroeléctricas en un espesor de 1,8 nm usando un proceso de solución acuosa. El resultado es la mejor película independiente jamás realizada. Aunque delgada, la película presenta propiedades ferroeléctricas, lo que representa un avance importante en la fabricación de películas delgadas ferroeléctricamente activas.
“Sin embargo, para BaTiO3, un material ferroeléctrico típico, es difícil sintetizar nanoláminas mediante el método sintético convencional. Por lo tanto, era necesario desarrollar un nuevo método sintético”, dijo Osada. “Generalmente, la síntesis de BaTiO3 requiere un proceso de calcinación que requiere temperaturas de 1000°C o más. Por el contrario, sintetizamos nanoláminas de BaTiO3 a una temperatura baja de 60 °C mediante nuestro proceso. Como el espesor de la película se puede controlar con este método variando el tiempo de reacción, se ha logrado la síntesis de nanoláminas con dos a seis redes”.
“Si se pueden sintetizar nanoláminas de unos pocos nanómetros de espesor en ferroeléctricos, se espera que se descubran nuevas propiedades y aplicaciones. Nuestros hallazgos deberían proporcionar una técnica importante para miniaturizar dispositivos como memorias y condensadores”. “Dado que las tecnologías existentes ya han llegado a sus límites tanto en términos de materiales como de procesos, técnicas como la nuestra son esenciales. Ofrecen un aumento espectacular en el rendimiento y la innovación tecnológica a través de nuevos materiales y procesos”.
Referencia: «Nanoláminas molecularmente delgadas de BaTiO3 con respuesta ferroeléctrica estable» por Kazuki Hagiwara, Ki Nam Byun, Shu Morita, Eisuke Yamamoto, Makoto Kobayashi, Xiaoyan Liu y Minoru Osada, 14 de febrero de 2023, Materiales electrónicos avanzados.
DOI: 10.1002/aelm.202201239
