Elektronika sa neustále zmenšuje a technici ruka v ruke s vedcami neustále hľadajú možnosti, ako ju zmenšiť ešte viac za použitia nových materiálov a ich unikátnych vlastností.

Univerzitný portál Berkeley Engeneering priniesol informácie o inovatívnom výskume vedcov z Berkeley, ktorým sa podarilo objaviť ultratenký materiál. Ten preukázal feroelektrické vlastnosti pri hrúbke len 1 nanometra.

Feroelektrické vlastnosti v materiáli o hrúbke dvoch stavebných blokov atómov

Feroelektrické vlastnosti preukazuje skupina materiálov, ktoré dokážu dosiahnuť nielen spontánnu elektrickú polarizáciu, ale môžu zmeniť aj jej smer, keď sú vystavené vonkajšiemu elektrickému poľu.

Takéto vlastnosti sú pre samotnú elektroniku veľmi sľubné, no doterajšie materiály dokázali preukázať feroelektrické vlastnosti len do určitej hrúbky, pri ktorej sa verilo, že ide o maximum.

Zobraziť celú galériu (3)
Feroelektrické materiály vykazujú spontánnu polarizáciu. Sú zložené z kryštálov, ktoré sú elektrickými dipólmi, čo znamená, že môžu mať separovaný pozitívny aj negatívny náboj. Zdroj: Screenshot/YouTube/Seeker

Tímu vedcov na čele so Sayeefom Salahuddinom, profesorom elektrotechniky a počítačových vied, a postgraduálnym študentom Surajom Cheemahom, sa podarilo vytvoriť materiál na báze kremíku, ktorý preukazuje feroelektrické účinky na materiál s hrúbkou iba 1 nanometer. Pre predstavivosť, táto hrúbka materiálu sa rovná veľkosti iba dvoch stavebných blokov atómov.

Zobraziť celú galériu (3)
Feroelektrické materiály umožňujú pôsobením vonkajšieho elektrického zdroja zmeniť polarizáciu jednotlivých dipólov, čo je možné využiť hlavne v pamäťových zariadeniach. Zdroj: Screenshot/YouTube/Seeker

Zistenie feroelektrických vlastností v takomto tenkom materiáli znamená, že je možné efektívne napájať aj tie najmenšie zariadenia s menším množstvom energie.

Vedci už aj v predchádzajúcom výskume úspešne stabilizovali feroelektrické vlastnosti v stále tenších a tenších materiáloch. Pri hrúbke menšej ako približne 3 nanometre ale intenzita feroelektrických vlastností v bežných feroelektrických materiáloch klesala.

Cesta k vyspelejším batériám a senzorom

Tím vedcov z Berkeley ale dokázal do kremíka s hrúbkou jedného nanometra vložiť dopovaný oxid hafnia. Tento ultratenký materiál nakoniec preukázal nielen feroelektrické vlastnosti, ale ich účinok bol v skutočnosti ešte silnejší ako v prípade pôvodných materiálov o niekoľko nanometrov hrubších. Výledok podľa Salahuddina znamená zásadný objav v oblasti feroelektriky.

Nové materiály vyvinuté vedcami by totižto mohli viesť k vytvoreniu vyspelejších batérií a senzorov. Ich práca však nesie sľub najmä pre oblasť pamäťových a logických čipov, ktoré dnes využívame či už v počítačoch, smartfónoch, alebo inej vyspelej technike.

Ich veľkosť by mohla ísť opäť o niečo nižšie, čo umožní technikom efektívnejšie využiť priestor v moderných zariadeniach. Podrobný popis výskumu a materiálu samotného vedci publikovali v žurnále Nature.

Pošli nám TIP na článok



Vesmír a veda