Investigadores de la Universidad de Cambridge y del Laboratorio Nacional Argonne han realizado un descubrimiento significativo en el campo de los materiales bidimensionales (2D) de van der Waals. Su estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, revela una conexión intrigante entre las paredes de dominio ferroelectricas y las interacciones electrónicas en ciertos materiales 2D sin centro de inversión, lo que podría abrir nuevas vías en la investigación sobre la superconductividad.
Gaurav Chaudhary e Ivar Martin han centrado su atención en un tipo específico de material 2D que presenta el fenómeno conocido como «ferroelectricidad deslizante». Este efecto se manifiesta en materiales como el nitruro de boro y los disulfuros de metales de transición, donde la estructura y la química permiten que diferentes apilamientos de capas tengan polarización eléctrica interna. Esto resulta en la posibilidad de alterar la dirección de la polarización mediante la aplicación de un campo eléctrico moderado.
Interacciones y superconductividad
Los investigadores han destacado que el fenómeno de las paredes de dominio, que separan regiones con diferentes orientaciones de polarización ferroelectrica, puede ser clave para entender la superconductividad en estos materiales. A través de su exploración teórica, han observado que la superconductividad, caracterizada por la capacidad de los electrones para fluir sin resistencia, se ve favorecida en la transición de reversión de la polarización del material MoTe2.
Chaudhary y Martin explican que este aumento en la superconductividad es «transitorio» y se manifiesta dentro del ciclo de histéresis, donde coexisten dominios de ambas orientaciones con paredes de dominio que los separan. Este entorno es favorable para las interacciones de emparejamiento necesarias para la superconductividad, destacando la singularidad de las condiciones que se dan en las paredes de dominio de materiales bidimensionales.
El estudio pone de relieve que, a pesar de la ausencia de polarización en el centro de la pared de dominio, la superconductividad puede surgir de las fluctuaciones dinámicas. Estas vibraciones de la red en la región de la pared de dominio afectan la posición relativa de las capas y, por tanto, las fluctuaciones de polarización, lo que resulta en interacciones electrónicas significativas.
La metodología teórica desarrollada por los investigadores les ha permitido delinear los procesos físicos detrás de este fenómeno, proporcionando un marco para futuras investigaciones que podrían llevar al desarrollo de dispositivos superconductores altamente controlables. La posibilidad de manipular el orden ferroelectrico para activar o desactivar la superconductividad representa un avance significativo en la aplicación práctica de estos materiales avanzados.
Chaudhary y Martin han expresado su interés en continuar investigando la superconductividad relacionada con las paredes de dominio y en explorar cómo estos hallazgos pueden inspirar a otros grupos de investigación en el campo. Sugieren que ya pueden existir firmas indirectas de la superconductividad relacionada con las fluctuaciones de las paredes de dominio en estudios experimentales recientes realizados por otros equipos.
