A inusitada ferroeletricidade bidimensional em temperatura ambiente

Claudio Macedo
19/07/2016

Linhas de campo em torno de um dipolo elétrico. [1]
Linhas de campo em torno de um dipolo elétrico. [1]
Ferroelétrico é um tipo de material que possui polarização estável abaixo de uma temperatura característica (Tc), ou seja, abaixo de Tc as cargas elétricas, estruturadas em forma de dipolos, ficam ordenadas em uma direção definida, formando um polo de cargas positivas e um polo de cargas negativas (de forma análoga aos polos norte e sul de um imã).  Esta polarização pode ter o sentido invertido com a aplicação de um campo elétrico externo.

Como é possível o material ferroelétrico ter dois estados de polarização estáveis, eles naturalmente podem ser usados na estruturação dos bits de informação da memória de computador. O sistema binário, neste caso, tem o “0” representado pela polarização em um dos sentidos e o “1” pela polarização inversa. Com duas vantagens adicionais:  estes estados não necessitam de energia para serem mantidos e podem ser detectados simplesmente através da medição de uma corrente elétrica.

Quando um material ferroelétrico se torna mais fino, Tc geralmente diminui. Agora, um grupo de pesquisadores da China, Japão e EUA anunciaram ter produzido filmes ultrafinos de telureto de estanho (SnTe) que de forma inusitada apresentam um valor de Tc consideravelmente maior do que a do material tridimensional, inclusive apresentando ferroeletricidade estável acima da temperatura ambiente [2].

Os autores mostraram que a ferroeletricidade dos filmes de SnTe persiste em estruturas tão pequenas quanto 25 x 25 x 0,5 nm3 (sendo, 1 nm = 10-9 m). Com isso, será possível produzir unidades de memória com muito elevada densidade de armazenamento de dados, o que permitirá um grande avanço na miniaturização de dispositivos computacionais.

Os pesquisadores, inclusive, já estão propondo a arquitetura de um novo tipo de memória de acesso aleatório (RAM, Random Access Memory), denominado de RAM de tunelamento ferroelétrico, que poderá ler as informações gravadas sem destruí-las. Isso, viabilizará um desempenho muito maior na operação de leitura de dados, pois as memórias ferroelétricas convencionais (FeRAM) [3] destroem a informação após ler e, assim, precisam de um passo extra para reescrever as informações armazenadas na memória.

Atualmente, são reconhecidas grandes qualidades nas memórias FeRAM, como, por exemplo, menor consumo de energia, operações de gravação mais rápidas e maior durabilidade de armazenamento, quando comparadas com as do tipo RAM. Contudo, este tipo de memória não se disseminou em razão de limitações no processo de leitura de dados e na capacidade de armazenamento. Os resultados apresentados por esse novo trabalho, por outro lado, mostram real potencialidade para a fabricação de dispositivos de RAM ferroelétricos ainda mais eficientes e suplantando as limitações típicas das memórias FeRAM. Vamos aguardar.

[1] Crédito da imagem: Sharayanan (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.

[2] K Chang et al. Discovery of robust in-plane ferroelectricity in atomic-thick SnTe. Science 353, 274 (2016).

[3] Wikipedia. Ferroelectric RAM. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric_RAM. Acesso: 18 de julho (2016).

Como citar este artigo: Claudio Macedo. A inusitada ferroeletricidade bidimensional em temperatura ambiente. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/07/a-inusitada-ferroeletricidade-bidimensional-em-temperatura-ambiente/. Publicado em 19 de julho (2016).

Artigos de Claudio Macedo     Home

Publicado por

Claudio Macedo

Claudio Macedo

Doutor em Física. Divulgador de Ciência. Professor da Universidade Federal de Sergipe (1976-2016). Escreve sobre Temas Variados da Ciência no Saense.

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.