محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی، تحلیلی بر روی لایه‌های نازک فروالکتریک در نانومقیاس انجام داده و دریافته‌اند که در زمان قطبش، هر دو عامل اندازه و مکان دارای اهمیت هستند. این لایه‌ها در برخی از ابزارهای الکترونیکی مانند حافظه‌های رایانه و آیفون‌ها دارای کاربرد هستند و زمانی که تحت یک تخلیه الکتریکی قرار می‌گیرند، قطبیده می‌شوند. یافته‌های این گروه حاکی از آن است که در ساخت ابزارهای الکتریکی بسیار کوچک، استفاده از اجزای فوق‌العاده کوچک ممکن است از کارایی ابزار بکاهد.
تعیین تغییرات قطبش در نانومقیاس
محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی، تحلیلی بر روی لایه‌های نازک فروالکتریک در نانومقیاس انجام داده و دریافته‌اند که در زمان قطبش، هر دو عامل اندازه و مکان دارای اهمیت هستند. این لایه‌ها در برخی از ابزارهای الکترونیکی مانند حافظه‌های رایانه و آیفون‌ها دارای کاربرد هستند و زمانی که تحت یک تخلیه الکتریکی قرار می‌گیرند، قطبیده می‌شوند. یافته‌های این گروه حاکی از آن است که در ساخت ابزارهای الکتریکی بسیار کوچک، استفاده از اجزای فوق‌العاده کوچک ممکن است از کارایی ابزار بکاهد.
لایه‌های نازک فروالکتریک، ساختاری مشابه با یک ساندویچ دارند؛ لایه‌هایی از مواد در بین دو فلز قرار داده می‌شوند. هنگامی که یک بار بر روی ماده میانی ساندویچ منتقل می‌گردد آن را قطبیده کرده، یک بار یکنواخت مثبت یا منفی ایجاد می‌کند. این محققان به‌صورت نظری عنوان کرده‌اند که پس از کوچک شدن بسیار لایه‌های نازک فروالکتریک و با رسیدن به اندازه مشخصی، ماده مذکور قابلیت‌ِ قطبیده شدن را از دست می‌دهد.
دکتر ماکرو بونگیورنوـناردلی از دانشگاه دولتی کارولینای شمالی با همراهی دکتر ماتیاس نونز از این دانشگاه، تحقیق یادشده را پی‌ریزی نموده و دریافته‌اند که در چنین ابعادی، پدیده‌های دیگری نیز رخ می‌دهند: اتم‌های موجود در لایه نازک فروالکتریک، حتی در نانومقیاس نیز قطبیده می‌شوند؛ اما در این ابعاد، این اتم‌ها رفتار چندان یکنواختی ندارند. این قطبش به‌وسیله تعدادی از اتم‌هایی که بارهای مثبت یا منفی دریافت می‌کنند، مختل می‌گردد. این امر، خصوصیات کلی ماده را تغییر داده، موجب می‌شود تا قطبش‌ِ باقی‌مانده‌ای(residual polarization) در ماده شکل گیرد.
این محققان برای شناسایی برهم‌کنش‌های اتم‌های منفرد با یکدیگر در درون این لایه نازک، از مدل‌سازی رایانه‌ای بهره گرفتند. آنها به شکل خاصی تلاش‌های خود را بر روی تعیین توزیع الکترون‌ها در درون اتم‌ها متمرکز نمودند؛ زیرا توزیع الکترون‌ها، مثبت یا منفی بودن بار قطبشی ماده فروالکتریک را تعیین می‌کند. آنها کشف نمودند که بی‌نظمی مذکور در ضخامت ۲۰ تا ۳۰ نانومتر ظاهر می‌گردد.
بونگیورنوـناردلی در این باره گفت:«هنگامی که شما به نانومقیاس می‌روید، اتم‌های منفردی خواهید داشت که به جای برهم‌کنش با گروه‌های اتمی، با یکدیگر اندرکنش دارند. در چنین وضعیتی تنها خصوصیات ذاتی ماده فروالکتریک نیست که جلوه فیزیکی دارد؛ بلکه خصوصیات سطح مشترک که در آن قیدهای اتمی وجود دارد نیز دارای بیشترین اهمیت خواهند بود».
نتایج این تحقیق در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده‌است.
