Fysikere fremmer forståelsen af ​​elektriske hvirvler i visse materialer

Beregningsfysikere har udviklet en ny metode, der præcist afslører, hvordan elektriske hvirvler påvirker elektroniske egenskaber af materialer, der bruges i en lang række applikationer, herunder mobiltelefoner og militær ekkolod.

Zhigang Gui, en doktorgradsstuderende i fysik ved University of Arkansas, og Laurent Bellaiche, Distinguished professor i fysik ved U of A, sammen med Lin-Wang Wang ved Lawrence Berkeley National Laboratory, offentliggjort deres resultater i Nano bogstaver , et tidsskrift fra American Chemical Society.

Gui brugte supercomputere på Oak Ridge National Laboratory til at udføre storskalaberegninger for at bestemme de elektriske egenskaber af elektriske hvirvler i ferroelektriske materialer, som genererer et elektrisk felt, når deres form ændres.

En elektrisk hvirvel opstår, når de elektriske dipoler arrangerer sig i en usædvanlig hvirvlende bevægelse, sagde Bellaiche. I dette ferroelektriske system, elektriske hvirvler dannes og bestemmes af materialets temperatur, sagde Bellaiche.

Simuleringerne afslørede også, at eksistensen af ​​en elektrisk hvirvel øger båndgabet - den vigtigste faktor, der bestemmer et materiales ledningsevne - i dette materiale, som giver indsigt i det kontroversielle spørgsmål om oprindelsen af ​​elektriske hvirvlers ledningsevne.

"Ved at ændre temperaturen ændrer vi båndjusteringen, " sagde Gui. "Forestil dig at have det samme system med to forskellige båndjusteringer, som kan føre til forskellige anvendelser. Ved faldende temperatur, vores systemer kan transformeres fra en Type-I båndjustering, som favoriserer lysemitterende enheder, til en type II båndjustering, som favoriserer sensorer i halvlederindustrier."