Un metal polar , ferroeléctrico metálico , [1] o metal ferroeléctrico [2] es un metal que contiene un momento dipolar eléctrico . Sus componentes tienen un dipolo eléctrico ordenado. Tales metales deberían ser inesperados, porque la carga debería conducir a través de los electrones libres en el metal y neutralizar la carga polarizada. Sin embargo, existen. [3] Probablemente el primer informe de un metal polar estaba en cristales simples de los superconductores de cuprato YBa 2 Cu 3 O 7-delta ,. [4] [5]Se observó una polarización a lo largo de un eje (001) mediante las mediciones del efecto piroeléctrico, y se demostró que el signo de la polarización era reversible, mientras que su magnitud se podía incrementar mediante el pulido con un campo eléctrico. [6] Se encontró que la polarización desaparecía en el estado superconductor. [7] Se consideró que las distorsiones de la red responsables eran el resultado de los desplazamientos de iones de oxígeno inducidos por cargas dopadas que rompen la simetría de inversión. [8] [9] El efecto se utilizó para la fabricación de detectores piroeléctricos para aplicaciones espaciales, con la ventaja de un gran coeficiente piroeléctrico y una baja resistencia intrínseca. [10] Otra familia de sustancias que puede producir un metal polar es el niquelato. perovskitas . Un ejemplo que se interpreta que muestra un comportamiento metálico polar es el niquelato de lantano , LaNiO 3 . [11] [12] Se interpretó que una película delgada de LaNiO 3 crecida en la cara cristalina (111) de aluminato de lantano , (LaAlO 3 ) era tanto conductor como material polar a temperatura ambiente. [11] La resistividad de este sistema, sin embargo, muestra un repunte con la temperatura decreciente, por lo que no se adhiere estrictamente a la definición de metal. Además, cuando se cultivan células de 3 o 4 unidades de espesor (1-2 nm) en la cara de cristal (100) de LaAlO 3 , el LaNiO 3 puede ser un aislante polar o un metal polar dependiendo de la terminación atómica de la superficie. [12] El osmato de litio , [13] LiOsO 3 también experimenta una transición ferroeléctrica cuando se enfría por debajo de 140K. El grupo de puntos cambia de R 3 c a R3c perdiendo su centrosimetría. [14] [15] A temperatura ambiente e inferior, el osmato de litio es un conductor eléctrico, en forma monocristalina, policristalina o en polvo, y la forma ferroeléctrica solo aparece por debajo de 140K. Por encima de 140K, el material se comporta como un metal normal. [16] Se ha realizado metal polar bidimensional artificial mediante transferencia de carga a un aislante ferroeléctrico en heteroestructuras de óxido complejo LaAlO 3 / Ba 0,8 Sr 0,2 TiO 3 / SrTiO 3 . [17]
Se ha observado metalicidad y ferroelectricidad nativas a temperatura ambiente en ditelurida de tungsteno monocristalino a granel ( WTe 2 ); un dicalcogenuro de metal de transición (TMDC). Tiene estados de polarización espontánea biestables y eléctricamente conmutables que indican ferroelectricidad. [18] Se ha observado coexistencia de comportamiento metálico y polarización eléctrica conmutable en WTe 2 , que es un material en capas , en el límite de bajo espesor de dos y tres capas. [19] Los cálculos sugieren que esto se origina en la transferencia de carga vertical entre las capas, que se conmuta mediante el deslizamiento entre capas. [20]
PW Anderson y EI Blount predijeron que podría existir un metal ferroeléctrico en 1965. [14] Se inspiraron para hacer esta predicción basada en transiciones superconductoras y la transición ferroeléctrica en titanato de bario . La predicción fue que los átomos no se mueven lejos y sólo se produce una ligera deformación no simétrica del cristal, digamos de cúbica a tetragonal. A esta transición la llamaron martensítica. Sugirieron mirar el bronce de tungsteno de sodio y la aleación InTl . Se dieron cuenta de que los electrones libres en el metal neutralizarían el efecto de la polarización a nivel global, pero que los electrones de conducción no afectan fuertemente a los fonones ópticos transversales o al campo eléctrico local inherente a la ferroelectricidad . [21]
Referencias
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