Descoberto primeiro metal naturalmente ferroelétrico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/07/2019

Estrutura do metal ferroelétrico (esquerda) e imagem dos domínios ferroelétricos em seu interior (direita).
[Imagem: FLEET]

Ferroeletricidade

Acaba de ser descoberto o primeiro metal natural com a propriedade da ferroeletricidade.

É o primeiro exemplo de um metal nativo com estados de polarização espontânea biestáveis e eletricamente comutáveis - a marca da ferroeletricidade.

A ferroeletricidade pode ser considerada uma análoga do ferromagnetismo. Um material ferromagnético apresenta magnetismo permanente e, em termos simples, é um ímã com pólos norte e sul.

O material ferroelétrico também apresenta uma propriedade elétrica análoga, chamada polarização elétrica permanente, que se origina de dipolos elétricos consistindo de extremidades - ou pólos - iguais, mas de carga oposta. Nos materiais ferroelétricos, estes dipolos elétricos existem no menor nível de sua estrutura cristalina, dando origem a um momento de dipolo elétrico permanente.

Esse momento de dipolo elétrico espontâneo pode ser repetidamente chaveado entre dois ou mais estados pela aplicação de um campo elétrico externo, algo utilizado em numerosas tecnologias, por exemplo, nas memórias de computador, nas etiquetas RFID, em transdutores médicos de ultra-som, câmeras infravermelhas, sonares, sensores de vibração e pressão e atuadores de precisão.

Metal ferroelétrico

Até agora, a ferroeletricidade só tinha sido observada em materiais que são isolantes ou semicondutores porque os elétrons de condução nos metais filtram os campos internos estáticos que surgem do momento dipolar.

Por isso, foi uma surpresa quando Pankaj Sharma, da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, descobriu a ferroeletricidade no ditelureto de tungstênio (WTe2).

O WTe2 pertence à classe de materiais conhecida como metais de transição dicalcogenetos, ou TMDC (transition-metal dichalcogenide) - esses materiais são mais conhecidos como molibdenita, mas pertencem a essa classe tanto o dissulfeto de molibdênio (MoS2) quanto o dissulfeto de tungstênio (WS2), todos amplamente pesquisados por seu interesse sobretudo na área de microeletrônica e energia solar.

"Nós demonstramos que o estado ferroelétrico é chaveável sob um campo elétrico externo e explicamos o mecanismo para a 'ferroeletricidade metálica' no WTe2 através de um estudo sistemático da estrutura cristalina, medidas eletrônicas de transporte e considerações teóricas. Um material de van der Waals que é metálico e ferroelétrico em sua forma cristalina em bruto à temperatura ambiente tem potencial para novas aplicações em nanoeletrônica," disse o professor Feixiang Xiang.

Bibliografia:

Artigo: A room-temperature ferroelectric semimetal
Autores: Pankaj Sharma, Fei-Xiang Xiang, Ding-Fu Shao, Dawei Zhang, Evgeny Y. Tsymbal, Alex R. Hamilton, Jan Seidel
Revista: Science Advances
Vol.: 5, no. 7, eaax5080
DOI: 10.1126/sciadv.aax5080

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