مواد فروالکتریک در صنعت الکترونیک کاربرد وسیعی دارند. با توجه به کاهش اندازه‌ی ادوات الکترونیکی، اندازه‌ی این مواد نیز باید کاهش یابد؛ اما پایدار کردن این مواد در مقیاس نانو کاری دشوار است.
ساخت ماده‌ی نانوفروالکتریک از واحدهای سازنده‌ی پاراالکتریک
مواد فروالکتریک در صنعت الکترونیک کاربرد وسیعی دارند. با توجه به کاهش اندازه‌ی ادوات الکترونیکی، اندازه‌ی این مواد نیز باید کاهش یابد؛ اما پایدار کردن این مواد در مقیاس نانو کاری دشوار است. اخیراً پژوهشگران ژاپنی با استفاده از Ca2Nb3O10 وLaNb2O7 ، سوپرشبکه‌ای راساخته‌اند که خواص فروالکتریکی بسیار خوبی دارد. این سوپرشبکه ضخامت نانومتری داشته و از پایداری بالایی برخوردار است.
این گروه تحقیقاتی از مرکز بین‌المللی نانو مواد ژاپن، موفق به ابداع یک ماده‌ی نانوفروالکتریک جدید شدند. این کار بر اساس راهبرد پایین به بالا انجام شد. فروالکتریک به موادی اطلاق می‌شود که دارای ممنتوم دوقطبی الکتریکی خودبه‌خودی و برگشت‌پذیر هستند. این پلاریزاسیون الکتریکی بعد از اعمال و حذف میدان الکتریکی خارجی همچنان در این مواد وجود دارند. از مواد فروالکتریک می‌توان در حافظه‌ها استفاده کرد؛ به‌طوری که در یک جهت «صفر» محسوب شده و در جهت‌گیری دیگر به‌عنوان «یک» خوانده می‌شود. حافظه‌های فروالکتریکی (FeRAM) دارای سرعت بالا، تحمل بالا در مد نگارشی، مصرف انرژی پایین و نوسانات کم است؛بنابراین گزینه‌ی مناسبی برای استفاده در کارت‌ها هوشمند، تلفن‌های همراه و دیگر ادوات الکترونیکی به شمار می‌آیند. کاهش مستمر اندازه‌ی مدارات الکترونیکی در صنعت میکروالکترونیک و همچنین افزایش علاقه به استفاده از فیلم‌های نازک فروالکتریک در FeRAMها، موجب شده که نانوفیلم‌ها/نانوساختارهای فروالکتریک توجه بسیاری را به خود جلب کند. تا پیش از این، پایدار کردن مواد فروالکتریکی در مقیاس نانو از نظر فنی کار بسیار دشواری بوده‌است.
برای ساخت یک نانوفروالکتریک جدید، محققان از یک فیلم سوپرشبکه‌ای مبتنی بر نانوورقه‌های اکسیدی نازک استفاده کردند. این گروه تحقیقاتی از دو نوع نانوورقه‌ی مختلف (Ca2Nb3O10, LaNb2O7) به‌عنوان واحدهای سازنده استفاده کرده و سوپرشبکه‌های مصنوعی ساختند. این کار با چیدمان متناوب از هر ورقه انجام می‌شود همانند ساختن اسباب بازی لگو (lego). با ایجاد این ساختار مصنوعی، پژوهشگران دریافتند که بر خلاف طبیعت پاراالکتریک Ca2Nb3O10 وLaNb2O7 ، سوپرشبکه‌ی ایجادشده (Ca2Nb3O10/ LaNb2O7) در دمای اتاق دارای خاصیت فروالکتریکی است. این سوپرشبکه حتی در حالتی که ضخامت چند نانومتری دارد، خاصیت فروالکتریکی شدیدی از خود نشان می‌دهد که می‌تواند نازک‌ترین ماده‌ی فروالکتریکی جهان محسوب شود. این دستاورد، یک قابلیت بزرگ برای طراحی و ساخت ادوات نانوفروالکتریک بوده و مسیر جدیدی را برای توسعه‌ی ادوات فروالکتریکی عاری از سرب باز می‌کند که برای ساخت تجهیزات الکترونیکی در آینده بسیار ایده‌آل است.
نتایج این تحقیق در شماره‌ی نوامبر نشریه‌ی ACS Nano به چاپ رسیده‌است.
