Un equipo internacional de investigadores ha hecho un descubrimiento innovador en el campo de la electrónica, en particular dirigido a materiales eléctricos ferrosos, que generalmente se consideran candidatos potenciales para los dispositivos de próxima generación. El equipo, dirigido por Le Phuong Hoang y Giuseppe Mercurio del XFEL europeo, llevó a cabo su experimento en la instalación de láser de electrones X -Ray europeos (XFEL) en Genefelde, cerca de Hamburgo. Su trabajo muestra la posibilidad de controlar las propiedades de los materiales ferroeléctricos con una velocidad y precisión sin precedentes utilizando la luz.
Los materiales ferroeléctricos, como el titanato de bario (Batio₃), se caracterizan por un campo eléctrico interno creado por la reubicación de la luz de cargas positivas y negativas. Esta polarización espontánea puede revertirse mediante el uso de un campo eléctrico externo, lo que hace que estos materiales sean ideales para aplicaciones de circuito de nano escala en electrónica. Hasta ahora, cambiar la polarización de estos materiales requería la manipulación de la estructura de la cuadrícula, un proceso que generalmente es lento e intensivo en energía.
En un progreso importante, los investigadores descubrieron que la polarización podría cambiarse independientemente de la programación. Usando pulsos láser enérgicos ultra cortos, generaron los electrones en el material, de modo que los cambios de polarización tuvieron lugar en menos de un billón de segundo. Sus observaciones revelaron que solo 350 femtosegundos ya habían tomado un cambio sustancial en la polarización después de la excitación, mientras que la red cristal no había sufrido ningún cambio significativo. Este hallazgo ilustra que los cambios en la polarización fueron alimentados principalmente por electrones fotográficos en lugar de cambios estructurales.
Las implicaciones de esta desconexión de polarización y tensión están en profundidad. Como señaló Le Phuong Hoang, los hallazgos del equipo sugieren que los futuros electrónicos pueden diseñarse con mecanismos simplificados, permitiendo que los pulsos de luz sean posibles como el principal medio para alcanzar estados de polarización específicos. Giuseppe Mercurio agregó que esta técnica también podría extenderse a la manipulación de propiedades magnéticas, en particular en materiales multiferroicos, que tanto el comportamiento ferroso como el magnético.
Los métodos desarrollados por los investigadores no solo surgieron un enfoque nuevo y más rápido para el control de las propiedades del material, sino que también sugieren la posibilidad de una estrategia fundamentalmente diferente en comparación con las técnicas de diseño de muestra tradicionales. Este progreso podría mejorar considerablemente las posibilidades en diversas aplicaciones, incluidas las tecnologías de detección, el procesamiento de datos y el almacenamiento de información de eficiencia energética.
Este estudio representa un paso crucial hacia la realización de la electrónica controlada por la luz, lo que puede conducir a cambios revolucionarios en la forma en que se diseñan y operan los componentes electrónicos. Los hallazgos se documentan en la revista Nature Communications, por lo que se enfatiza el progreso continuo en la utilización de la luz para manipular las propiedades del material para aplicaciones tecnológicas innovadoras.
