IFIR   05409
INSTITUTO DE FISICA DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio teórico-experimental de nanopartículas ferroeléctricas
Autor/es:
MANANA, NADIA ; PELLEGRI, NORA ; SEPLIARSKY. MARCELO; STACHIOTTI, MARCELO
Lugar:
La Falda, Cordoba
Reunión:
Encuentro; XII Encuentro "Superficies y Materiales Nanoestructurados" 2012; 2012
Resumen:
En este trabajo se presentan y complementan simulaciones computacionales basadas en métodos abinitio
con estudios experimentales para investigar las propiedades que presentan los materiales ferroeléctricos
en la nanoescala. Nos proponemos responder algunas cuestiones básicas aun no resueltas,
tal como la dependencia de las propiedades piezo y ferroeléctricas con el tamaño y la forma de la nanoestructura.
Estudios realizados sobre efectos de tamaño en partículas ultrafinas de óxidos con estructura de perovsquita
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 [1,2]. 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 intrínsecas
al tamaño nanométrico, tal como la predicción de estados de vórtice en nanoestructuras [3].
En este trabajo presentamos simulaciones computacionales tendientes a determinar el tamaño crítico
para la aparición de ferroelectricidad en nanoceldas. Los resultados indican que un 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 [4].
Mostramos además que la ferroelectricidad en la nanoescala se genera a partir de un ordenamiento geométrico
novedoso, el mismo 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 ferroelectricidad toroidal [4].
Como complemento a estos estudios teóricos avanzamos sobre la fabricación de sistemas de
nanopartículas ferroeléctricas a partir de métodos químicos combinando técnicas de fabricación dentro
de nanoreactores micelares con técnicas de sol-gel para la preparación de las soluciones precursoras
[5]. Estas nanopartículas son empleadas para la fabricación de nanocapacitores ferroeléctricos y su
consiguiente caracterización.
Referencias
[1] K. Ishikawa, T. Nomura, N. Okada and K. Takada, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 5196 (1996).
[2] W.L. Zhong, B. Jiang, P. Zhang, J.M. Ma, H.M. Cheng, Z.H. Yang and L.X. Li, J. Phys.: Condens.
Matt. 5, 2619 (1993).
[3] I. Naumov, I. Bellaiche and H. Fu, Nature 432 (2004).737.
[4] M.G. Stachiotti and M.Sepliarsky, Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 137601.
[5] Y. Kim, H. Han, Y. Kim, W. Lee,| M. Alexe, S. Baik and J. K. Kim, Nano Lett. 10 (2010) 2141