Natuurkundigen van de Universiteit van Arkansas hebben een verbindend raamwerk ontdekt in de dipolaire patronen van tweedimensionale ferro-elektriciteit, een bevinding die zou kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van informatiecoderingssystemen met hoge dichtheid in computers en andere elektronica.

Ferro-elektrische films zijn atomair dunne materialen die veelbelovend zijn voor dichte informatieopslag op nanoschaal. Ze worden gekenmerkt door hun structurele patronen:sommige zijn labyrinten (mozaïek), terwijl andere bubbelvormig zijn. Patronen worden meestal bepaald door het materiaaltype en door de filmconfiguratie (substraat, elektrode, dikte, enzovoort.).

Maar onderzoekers vonden een raamwerk voor de patronen, waardoor ze hun evolutieve topologie beter kunnen begrijpen. Hun studie vindt dat het antwoord op de veranderende patronen in ferro-elektrische films ligt in niet-evenwichtsdynamiek, met topologische defecten die de daaropvolgende evolutie aandrijven. Hun voorspellingen werden experimenteel bevestigd door medewerkers van de Universiteit van New South Wales in Australië, die de patronen ook konden manipuleren door parameters zoals temperatuur en de sterkte van een elektrisch veld te veranderen.

"Niet alleen omvatten deze topologische fasen in laagdimensionale ferro-elektriciteit opkomende verschijnselen die op zichzelf fundamenteel interessant zijn, maar ze lijken ook serieuze kandidaten voor de volgende generatie efficiënte informatiecodering met hoge dichtheid, " zei Yousra Nahas, onderzoeksassistent-professor natuurkunde en eerste auteur van de studie die werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie . "Deze studie kan onderzoekers helpen de voorwaarden voor patroonverandering en de fysica erachter te begrijpen. Het is cruciaal voor het ontwerpen en afstemmen van toekomstige geavanceerde elektronische apparaten op basis van ferro-elektrisch materiaal."