Bukti kuat pertama untuk es feroelektrik | Riset

Bukti kuat pertama untuk es feroelektrik |  Riset post thumbnail image

Game menarik Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Para ilmuwan untuk pertama kalinya dengan jelas mengamati air feroelektrik – keadaan di mana dipol molekul menjadi teratur dan material memperoleh polarisasi listrik – dalam lapisan es setipis atom yang diapit di antara lembaran graphene.

Dalam analogi bahan feromagnetik, yang menunjukkan momen magnet permanen, bahan feroelektrik menunjukkan polarisasi listrik spontan tanpa adanya medan listrik. Mengingat sifat polar molekul air, sering dipostulatkan bahwa fase feroelektrik akan ada ketika dipol molekul air menjadi teratur. Tetapi bentuk es yang paling umum tidak teratur dengan jaringan ikatan hidrogen yang tidak teratur. Pada suhu yang sangat rendah, sistem hampir menjadi feroelektrik tetapi keadaannya sulit dideteksi karena perbedaan energi yang kecil antara keadaan feroelektrik dan keadaan tidak teratur.

Gambar yang menunjukkan ratusan struktur bola-dan-tongkat putih-merah yang mewakili molekul air yang terjepit di antara dua lembar kisi heksagonal, mewakili graphene

Dengan membatasi satu lapisan es di antara dua lapisan graphene, Ya-Ping Hsieh dan timnya di Academia Sinica di Taiwan kini dapat mengamati perilaku feroelektrik pada suhu kamar. Mereka menciptakan lapisan tunggal ini dengan menerapkan tegangan antara dua lembar graphene. Daya tarik elektrostatik memaksa lembaran bersama-sama, yang meremas molekul air di antara mereka sampai satu lapisan air tersisa.

Tim Taiwan mengkonfirmasi keadaan feroelektrik dengan mengamati pemesanan dipol yang bergantung pada medan dari tiga teknik eksperimental terpisah, termasuk pengukuran transportasi listrik dan eksitasi frekuensi tinggi. Mereka menemukan bahwa respons feroelektrik, setelah diinduksi, tetap stabil bahkan pada suhu setinggi 80 ° C, tetapi menghilang ketika lapisan es terbentuk.

Steven Bramwell, ahli kimia dan fisikawan benda terkondensasi dari University College London, Inggris, mengatakan gagasan es feroelektrik memiliki daya tarik khusus, karena feroelektrik adalah properti kolektif yang langka dari materi dan air adalah zat ikonik. ‘Dengan sampel yang hanya setebal beberapa atom, lebih sulit untuk dibuktikan, tetapi di sini mereka tampaknya memiliki bukti yang sangat baik,’ kata Bramwell. Metode mereka mengapit lapisan dalam graphene adalah pendekatan kreatif untuk masalah ini, ‘itu ide yang rapi dan menggarisbawahi pentingnya batas pada sampel es’, tambahnya.

Dalam studi tersebut, Hsieh dan rekan menyarankan bagaimana es feroelektrik dapat digunakan pada perangkat dengan sifat memresistif. Resistansi memristor bergantung pada riwayat arus yang mengalir melaluinya, sebuah properti yang saat ini tidak dapat direplikasi dengan kombinasi komponen lainnya. Properti ini dicari untuk membuat penyimpanan memori on-chip, yang akan meningkatkan kecepatan komponen elektronik dengan mengurangi kebutuhan akan komponen prosesor dan memori yang terpisah.

Ketika monolayer es dalam keadaan feroelektriknya, menerapkan medan listrik terbalik ke sandwich graphene menciptakan gaya tolak yang mendorong lembaran terpisah – efeknya tergantung pada memori dipol feroelektriknya, yang menciptakan sakelar bipolar yang ada di empat negara bagian. Tim menyarankan perilaku unik ini dapat memberikan pendekatan baru untuk perangkat memori kepadatan tinggi.

Related Post