Un análisis del comportamiento de los electrones explica por qué el material de cambio de fase hierro-teluro conduce mejor la electricidad en su fase amorfa desordenada.
Los materiales sólidos cuyos átomos están ordenados en una estructura cristalina bien ordenada suelen ser mejores conductores de electricidad que los sólidos amorfos o estructurados al azar. Recientemente, sin embargo, los investigadores de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR, Singapur, descubrió que el telurio de hierro FeTe rompe esta regla, mostrando una conductividad y una reflectividad óptica más altas en la fase amorfa.
Un estudio reciente, publicado en la revista Acta Materialia , describe sus esfuerzos para comprender por qué el comportamiento de FeTe es contrario a las expectativas.
FeTe es un material de cambio de fase, con la capacidad de cambiar rápidamente su estado de cristalino a amorfo y viceversa cuando se calienta o enfría, una propiedad que lo hace útil para el almacenamiento de datos y aplicaciones de memoria. Materiales convencionales de cambio de fasetales como germanio-antimonio-telurio GST, comúnmente utilizado en DVD regrabables, muestran una mayor reflectividad óptica y conductividad eléctrica en su estado cristalino porque la estructura altamente ordenada de los átomos en el cristal da como resultado más vacantes de electrones, o agujeros, que actúancomo portadores de carga.
"FeTe se comporta de manera diferente a otros materiales de cambio de fase", explica Kewu Bai, del Instituto de Computación de Alto Rendimiento A * STAR, que trabajó en el proyecto con científicos de la Universidad Nacional de Singapur ". Presumimos que estas características inusuales puedenestar conectado con el comportamiento de los electrones de 'par solitario'. Esto se refiere a un par de electrones de cualquier átomo que no están involucrados en la unión de materiales ".
El equipo preparó películas delgadas de FeTe a temperatura ambiente para producir estructuras amorfas, y a 220 grados Celsuis para adquirir muestras cristalinas, y mostró que las películas se podían voltear entre los dos estados usando un láser de pulso rápido. Analizaron la estructura molecularde las diferentes películas utilizando espectroscopía de rayos X, microscopía electrónica y cálculos de primer principio para investigar estas propiedades inusuales de FeTe.
Los investigadores confirmaron la existencia de electrones de un solo par en las fases amorfa y cristalina. En la fase cristalina, donde los átomos de Te y Fe estaban fuertemente unidos en una red regular, los electrones estaban comprometidos en una hibridación fuerte, lo que significa que sus orbitales se superponían ycausó que sus electrones se localizaran, por lo que se incorporaron electrones de par solitario como parte de la estructura integral.
En contraste, cuando FeTe entró en su fase amorfa, algunos átomos de Te se orientaron de manera que sus electrones de par solitario se deslocalizaron de los átomos, lo que resultó en agujeros que actuaron como portadores de carga.
"Tenemos la esperanza de que FeTe pueda demostrar ser un material útil para la memoria de cambio de fase", dice Bai. "También podría actuar como un material termoeléctrico eficaz, generando corriente eléctrica en respuesta a la temperatura".
Los investigadores afiliados a A * STAR que contribuyen a esta investigación son del Instituto de Computación de Alto Rendimiento, el Instituto de Almacenamiento de Datos y el Instituto de Ciencias Químicas e Ingeniería. Para obtener más información sobre la investigación del equipo, visite la Ciencia e Ingeniería de Materialespágina web.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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