Beräkningsfysiker har utvecklat en ny metod som exakt avslöjar hur elektriska virvlar påverkar elektroniska egenskaper hos material som används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive mobiltelefoner och militära ekolod.

Zhigang Gui, doktorand i fysik vid University of Arkansas, och Laurent Bellaiche, Ärade professor i fysik vid U of A, tillsammans med Lin-Wang Wang vid Lawrence Berkeley National Laboratory, publicerade sina fynd i Nano bokstäver , en tidskrift för American Chemical Society.

Gui använde superdatorer vid Oak Ridge National Laboratory för att utföra storskaliga beräkningar för att bestämma de elektriska egenskaperna hos elektriska virvlar i ferroelektriska material, som genererar ett elektriskt fält när deras form ändras.

En elektrisk virvel uppstår när de elektriska dipolerna ordnar sig i en ovanlig virvlande rörelse, Sa Bellaiche. I detta ferroelektriska system, elektriska virvlar skapas och bestäms av materialets temperatur, Sa Bellaiche.

Simuleringarna avslöjade också att förekomsten av en elektrisk virvel ökar bandgapet - den viktigaste faktorn som bestämmer materialets konduktivitet - i detta material, som ger insikt i den kontroversiella frågan om ursprunget för ledningsförmågan hos elektriska virvlar.

"Genom att ändra temperatur ändrar vi bandinriktningen, "Gui sa." Tänk dig att samma system har två olika bandinriktningar, vilket kan leda till olika applikationer. När temperaturen sjunker, våra system kan omvandlas från en typ-I-bandjustering, som gynnar ljusemitterande enheter, till en typ-II-bandjustering, som gynnar sensorer i halvledarindustrin. "