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Controllare la topologia con la ferroelettricità

Gli isolanti topologici sono una particolare classe di materiali con proprietà robuste rispetto a possibili perturbazioni e disordine, che li rendono in un certo senso non banali, eccezionali. Al loro interno sono appunto isolanti, ma su bordi e superfici esterne possono condurre elettricità quasi senza dissipazione. Per sfruttarli in possibili applicazioni tecnologiche sarebbe utile poter accendere e spegnere queste proprietà topologiche e i corrispondenti stati metallici ai bordi. Gli approcci finora considerati si basano su effetti volatili, in cui le trasformazioni da uno stato topologico a uno cosiddetto “banale” richiedono energia per essere mantenute.
Marco Gibertini del FIM insieme ad Antimo Marrazzo di UniTs hanno invece predetto, usando modelli analitici e simulazioni da principi primi, che è possibile sfruttare la ferroelettricità per avere un controllo duraturo e non volatile della topologia. Componendo insieme due materiali bidimensionali “banali”, di cui uno ferroelettrico, è possibile creare una eterostruttura in cui in uno stato di polarizzazione ferroelettrica il sistema è topologico (già di per sé un effetto sorprendente) mentre in quello opposto è banale, permettendo quindi di controllare con un campo elettrico esterno non solo la polarizzazione ma anche lo stato topologico. Lo studio è ora pubblicato sulla prestigiosa rivista npj 2D Materials and Applications, e stimolerà vari gruppi a dare conferma sperimentale a queste predizioni.

[Ultimo aggiornamento: 02/05/2022 16:59:50]