Artigo recém-públicado demonstra relações entre a polarização elétrica espontânea e o GCE em ferroelétricos impróprios híbridos. Estas relações podem ajudar no desenvolvimento de novas técnicas experimentais para o estudo destes materiais, auxiliando no melhor entendimento dos mecanismos físicos da ferroeletricidade.
Por: Comunicação IFUSP.
A ferroeletricidade é um fenômeno similar ao ferromagnetismo, mas envolvendo campos elétricos ao invés de campos magnéticos. Enquanto em materiais ferromagnéticos spins desemparelhados criam uma magnetização, em materiais ferroelétricos distorções atômicas deslocam o centro de cargas positivas com relação às cargas negativas gerando um dipolo elétrico. Materiais ferroelétricos têm diversas aplicações, como detectores magnéticos a temperatura ambiente e memórias de acesso aleatório ferroelétricas (FeRAM). Recentemente, ferroelétricos têm sido promissores para captação de energia solar.
Em ferroelétricos próprios, o deslocamento de um átomo gera a ferroeletricidade. Entretanto, em certos materiais um conjunto de deslocamentos permite a quebra de simetria local necessária para a ferroeletricidade. Dependendo de quais são estes deslocamentos, estes materiais são chamados ferroelétricos impróprios ou impróprios híbridos. Como a ferroeletricidade está associada principalmente a distorções locais, interações de curto alcance tem-se demonstrado ferramentas interessantes para o estudo destes materiais. Interações hiperfinas, tais como o gradiente de campo elétrico no núcleo (GCE) tem alta sensitividade às posições atômicas e podem fornecer, com alta precisão, parâmetros locais em cristais. Medidas locais do GCE têm fornecido informações detalhadas em escala atômica de vários sistemas ferroelétricos.
Simulações in silico, utilizando o “estado da arte” em cálculos de Mecânica Quântica, demonstram os resultados deste poderoso laboratório virtual para investigar propriedades de novos materiais. Os resultados teóricos das relações entre a polarização elétrica espontânea e propriedades hiperfinas elétricas em ferroelétricos impróprios híbridos, além de contribuir para um entendimento fundamental das transições de fase nestas perovskitas, pode auxiliar a investigação experimental e abre caminho para um melhor entendimento dos intrincados mecanismos físicos das propriedades ferroelétricas funcionais destes materiais.
Os resultados são oriundos de pesquisa realizada por físicos do Departamento de Física dos Materiais e Mecânica da Universidade de São Paulo, em que destacamos os pesquisadores do IFUSP - o pós-doutor Michel Marcondes, professoras Helena Petrilli e Lucy Assali, e o recém doutor Ivan Miranda. O trabalho é financiado pela FAPESP em colaboração com pesquisadores da Universidade do Porto em Portugal. Acesse artigo na íntegra pelo link abaixo.
Samuel S. M. Santos, Michel L. Marcondes, Ivan P. Miranda, Pedro Rocha-Rodrigues, Lucy V. C. Assali, Armandina M. L. Lopes, Helena M. Petrilli, and Joao P. Araujo, Journal of Materials Chemistry C 9, 7005-7013 (2021).
Imagem: Journal of Materials Chemistry C
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