Nanonacisk. Wywołano mechaniczne zmiany własności elektrycznych

Nowe odkrycie przyda się w konstruowaniu nowych rodzajów pamięci komputerowych. Ale jest też ważnym przełomem w badaniach nad nanomateriałami

W prestiżowym magazynie "Science" opisano interesujące doświadczenie. Amerykańsko-hiszpański zespół fizyków badał efekt naciskania cieniutką głowicą mikroskopu skaningowego na pasku tytanianu baru. Ta prosta sól ma skomplikowane właściwości elektryczne, jest między innymi piezoelektrykiem.

Materiały piezoelektryczne mogą produkować prąd elektryczny pod wpływem bodźców mechanicznych (ściskania, rozciągania), są więc coraz popularniejsze w wielu gałęziach przemysłu. Jedno z oczywistych rozwiązań, które stopniowo wchodzi na rynek, to stosowanie takich materiałów w odzieży i obuwiu, które mogłyby stać się osobistymi ładowarkami do telefonu komórkowego, laptopa i pozostałej elektroniki, którą chętnie nosimy ze sobą.

Tytanian baru jest też ferroelektrykiem. W swojej strukturze ma ładunki elektryczne, którym pod wpływem przyłożonego napięcia można zmienić polaryzację. Taki ładunek może być więc bitem danych - zerem albo jedynką. Trwają prace nad ulepszeniem pamięci komputerowych tego typu.

Okazuje się, że nauka wciąż potrafi dopisać nowe pozycje na liście właściwości fizycznych substancji tak prostej jak BaTiO3. Istotna była wielkość próbki, a może raczej - jej małość.

Naukowcy naciskali głowicą mikroskopu pasek o grubości zaledwie 4,8 nanometra. W takiej skali bez trudu uzyskali gradient nacisku, czyli stopniową różnicę między obszarami ściśniętymi bardziej i słabiej. To wystarczyło, by zmienić polaryzację ładunków w próbce - bez przykładania do niej napięcia.

Autorzy odkrycia cieszą się, że uda się dzięki niemu ulepszyć pamięci ferroelektryczne. Zapis danych można prowadzić głowicą mechaniczną, a ich odczyt - elektrycznie (i oszczędniej, bo to wymaga mniej energii).

Zdaniem komentującego tą publikację prof. J. Marty'ego Gregga z Królewskiego Uniwersytetu w Belfaście, do pełni szczęścia twórcom nowych pamięci brakuje jeszcze pewności, czy mechanizm zachodzi w drugą stronę. Mikroskopem skaningowym taką próbkę można naciskać z góry, ale nie można jej już rozciągać. Przed inżynierami od ferroelektryków wciąż jeszcze wiele pracy. Ale mniejsza o same pamięci ferroelektryczne!

Irlandzki profesor zwraca uwagę na przełomowość opisanego odkrycia. Na poziomie nano gradienty nacisku to nowy i bardzo obiecujący obszar badań. Jego zdaniem, nanomateriały zmieniające swoje właściwości pod wpływem impulsów mechanicznych będą coraz ciekawszą i coraz liczniejszą grupą nowych tworzyw.

Więcej o: