doi.org/10.1021/jacs.4c09214
Credibilidade: 999
#Perovskitas
Pesquisadores da Universidade de Nagoya sintetizaram novas perovskitas multicamadas, descobrindo que suas propriedades ferroelétricas mudam de acordo com o número de camadas.
Essa descoberta pode melhorar muito o desenvolvimento de futuros dispositivos eletrônicos.
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Nagoya, no Japão, sintetizou com sucesso versões de 4 e 5 camadas do principal material elétrico, a perovskita.
Em sua análise das propriedades ferroelétricas do material, eles descobriram uma característica única: os mecanismos ferroelétricos mudam com base no fato de o número de camadas ser ímpar ou ímpar.
Espera-se que essa descoberta promova um avanço significativo no desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos devido às características versáteis do material.
O estudo foi publicado no Journal of the American Chemical Society.
As perovskitas são uma classe de materiais que compartilham uma estrutura cristalina específica composta de óxidos de cálcio e titânio.
Os dispositivos eletrônicos geralmente usam perovskitas porque elas exibem uma propriedade chamada de ferroeletricidade.
A ferroeletricidade permite o controle e a reversão da polarização elétrica por um campo elétrico externo.
Essa característica torna as perovskitas úteis para dispositivos eletrônicos, como memória, capacitores, atuadores e dispositivos sensores, que usam os estados ligado e desligado.
Para melhorar a funcionalidade e reduzir o impacto ambiental desses produtos, os pesquisadores estão desenvolvendo novas composições, estruturas e materiais ferroelétricos sem chumbo.
As perovskitas, especialmente as perovskitas em camadas do tipo Dion-Jacobson (DJ), estão se tornando uma importante classe de materiais nessa pesquisa.
Propriedades ferroelétricas das perovskitas do tipo DJ:
As perovskitas do tipo DJ têm uma estrutura octaédrica em camadas, o que faz com que as camadas sejam assimétricas, conferindo-lhes propriedades ferroelétricas.
As propriedades ferroelétricas são causadas pelo deslocamento de íons positivos e negativos quando um campo externo é aplicado, causando rotação e inclinação dos octaedros devido a incompatibilidades de tamanho.
Essa inclinação diminui a simetria do material, contribuindo ainda mais para o comportamento ferroelétrico.
Minoru Osada, do Instituto de Materiais e Sistemas para a Sustentabilidade (IMaSS) da Universidade de Nagoya, explicou que os pesquisadores consideram as perovskitas em camadas como um material explorado devido ao declínio na estabilidade termodinâmica à medida que a espessura das camadas de perovskita aumenta.
Para superar isso, o grupo de pesquisa desenvolveu um novo método de síntese, conhecido como método de síntese de modelos, que permite a síntese de estruturas de multicamadas por meio da disposição de camadas de perovskita uma a uma e do alinhamento de seus octaedros na forma de blocos de construção.”
No método de síntese de modelo, o número de camadas pode ser aumentado em uma camada, usando-se um sistema de três camadas como material inicial e reagindo com o SiO3″, disse Osada.”
Ao repetir a reação, o número de camadas de perovskita pode ser controlado digitalmente de acordo com o número de reações, permitindo a síntese de uma estrutura de várias camadas.
Ao aplicar o método de síntese de modelos, sintetizamos pela primeira vez perovskitas de quatro e cinco camadas.”
Comportamento único das perovskitas de multicamadas:
De forma intrigante, quando testaram o material, descobriram que ele se comportava de forma estranha, apresentando diferentes constantes dielétricas e temperaturas de Curie, dependendo do número de camadas.”
Descobrimos que o número de camadas desempenha um papel importante nesse sistema,e que ele tem uma função única para mudar o modelo convencional de eletricidade direta quando o número de camadas é ímpar e para o novo modelo de eletricidade indireta quando o número é par”, disse Osada.
Sua abordagem oferece uma nova oportunidade de expandir a gama de materiais ferroelétricos além das fases termodinamicamente estáveis.
Espera-se que essa conquista amplie consideravelmente o espaço de pesquisa de materiais no desenvolvimento de materiais ferroelétricos e forneça diretrizes importantes para o desenvolvimento de novos materiais e funções que são difíceis de realizar com os materiais e as tecnologias existentes.
Publicado em 22/09/2024 00h16
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