Computerfysici hebben een nieuwe methode ontwikkeld die nauwkeurig onthult hoe elektrische wervels de elektronische eigenschappen van materialen beïnvloeden die in een breed scala aan toepassingen worden gebruikt, inclusief mobiele telefoons en militaire sonar.

Zhigang Gui, een doctoraalstudent natuurkunde aan de Universiteit van Arkansas, en Laurent Bellaiche, Distinguished Professor in de natuurkunde aan de U van A, samen met Lin-Wang Wang van het Lawrence Berkeley National Laboratory, publiceerden hun bevindingen in Nano-letters , een tijdschrift van de American Chemical Society.

Gui gebruikte supercomputers in het Oak Ridge National Laboratory om grootschalige berekeningen uit te voeren om de elektrische eigenschappen van elektrische wervels in ferro-elektrische materialen te bepalen. die een elektrisch veld opwekken wanneer hun vorm verandert.

Een elektrische vortex ontstaat wanneer de elektrische dipolen zich in een ongewone wervelende beweging rangschikken, zei Bellaiche. In dit ferro-elektrische systeem, elektrische wervels worden gecreëerd en bepaald door de temperatuur van het materiaal, zei Bellaiche.

De simulaties lieten ook zien dat het bestaan ​​van een elektrische vortex de band gap – de belangrijkste factor die de geleidbaarheid van een materiaal bepaalt – in dit materiaal vergroot, die inzicht biedt in de controversiële kwestie over de oorsprong van de geleidbaarheid van elektrische wervels.

"Door de temperatuur te veranderen, veranderen we de banduitlijning, "Zei Gui. "Stel je voor dat hetzelfde systeem twee verschillende banduitlijningen heeft, wat tot verschillende toepassingen kan leiden. Bij het verlagen van de temperatuur, onze systemen kunnen transformeren van een Type-I banduitlijning, die de voorkeur geeft aan lichtemitterende apparaten, naar een Type-II banduitlijning, wat gunstig is voor sensoren in de halfgeleiderindustrie."