IFIR 05409
INSTITUTO DE FISICA DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Ferroelectricidad toroidal: un nuevo ordenamiento de los materiales ferroeléctricos en la nanoescala
Autor/es:
STACHIOTTI, MARCELO; SEPLIARSKY. MARCELO
Lugar:
Tucuman
Reunión:
Congreso; Solidos 2011; 2011
Resumen:
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Estudios realizados sobre efectos de tamaño en
partículas ultrafinas de óxidos ferroeléctricos han sugerido
fuertemente la presencia de un tamaño crítico, que se estima del
orden de varias decenas de nanómetros, por debajo del cual el
estado ferroeléctrico se torna inestable. Este comportamiento
indicaría que los ferroeléctricos no son útiles por debajo
de esa dimensión crítica, limitando su importancia en futuras
tecnologías. Las nanoestructuras ferroeléctricas
también son atractivas desde un punto de vista fundamental, ya
que se han puesto de manifiesto características novedosas
intrínsecas al tamaño nanométrico, tal como la predicción de
estados de vórtices de polarización en nanoestructuras. Los
materiales ferroeléctricos en general forman estructuras de dominios
para reducir la energía del campo de depolarización. En los
sistemas muy pequeños, sin embargo, la formación de las paredes de
dominio no es energéticamente favorable, y se ha encontrado que la
polarización rota formando un estado de vórtice.
En este trabajo realizamos investigaciones
tendientes a determinar el tamaño crítico para la aparición de
ferroelectricidad en nanoceldas de PbTiO3 utilizando un modelo
atomístico basado en cálculos ab-initio. Los resultados indican que
el estado ferroeléctrico puede ser estabilizado en nanopartículas
de unas pocas constantes de red de dimensión, siendo la relación de
aspecto de la nanoestructura el parámetro clave para la
estabilización del estado polar. Mostramos además que la
ferroelectricidad en la nanoescala se genera a partir de un
ordenamiento geométrico novedoso, el cual involucra
transformaciones topológicas que producen el alineamiento de
vórtices de polarización formando una especie de doughnut
(rosquilla), la cual concentra la región ferroeléctrica
en su centro. A esta característica la bautizamos con el nombre de
ferroelectricidad toroidal.
