Investigadores de UC descubren causas de asimetrías de una familia de materiales con alto interés tecnológico

Investigadores del grupo de Física Computacional de Materiales de la Universidad de Cantabria (UC) acaban de publicar un estudio que explica el origen de las estructuras asimétricas que presentan muchos de los materiales sólidos pertenecientes a la familia de las 'perovskitas', una de las más importantes familias de materiales debido a su abundancia y a la relevancia tecnológica de sus propiedades.

El trabajo realizado por Pablo García Fernández, Miguel Moreno, José Antonio Aramburu-Zabala —del Departamento de Ciencias de la Tierra y Física de la Materia Condensada—, y María Teresa Barriuso —del Departamento de Física Moderna—, permite entender mejor las "importantes" propiedades de las 'perovskitas'.

Por ello, el estudio se ha publicado en el primer volumen de 'The Journal of Physical Chemistry Letters', una revista científica de nueva creación en la cual la Sociedad Americana de Química quiere concentrar los resultados de investigación "punteros y de inmediato interés" de todas las áreas de la química-física.

En este sentido, los autores destacan que el artículo ha salido publicado antes de que se cumpliese un mes desde la fecha en que fue enviado a la revista.

En un comunicado, la UC explicó que las 'perovskitas' son materiales con fórmula ABX3, donde A y B son iones positivos de un elemento metálico y X un ión negativo de un elemento no metálico (como oxígeno, fluor, etc.), y tienen una estructura que, idealmente, presenta una simetría cúbica, donde los iones B están en el centro de octaedros formados por 6 iones X.

También señaló que las 'perovskitas' poseen estructuras distorsionadas con poca simetría. Además, estas distorsiones son "muy beneficiosas" ya que dan lugar a propiedades "de enorme interés tecnológico", como es el caso de piezoelectricidad, una propiedad que se aplica en instrumentos tan diversos como los encendedores de gas, marcadores de pasos, ecógrafos, acelerómetros o el sonar de los barcos.

Otra propiedad de gran interés debida a las asimetrías es la ferroelectricidad, que se aplica en la fabricación de memorias de discos duros que sean resistentes al borrado accidental, por ejemplo en memorias de cámaras fotográficas y teléfonos portátiles.

Pablo García-Fernández explica que "el origen de las asimetrías en las perovskitas ha sido un tema recurrente en la ciencia de materiales desde los años 1920".

Añade que "la idea más extendida hasta el momento consideraba que las asimetrías se debían a que alguno de los átomos constituyentes tenía un tamaño que no encajaba adecuadamente en los huecos de la estructura".

"Sin embargo, nosotros hemos mostrado que esta explicación no es correcta y hemos desarrollado una nueva explicación que tiene en cuenta la distribución de los electrones alrededor de cada uno de los átomos del material. Hemos determinado las condiciones que favorecen la distorsión y a partir de ello hemos realizado predicciones de materiales que pensamos que deben estar distorsionados aunque aún no se han realizado en ellos las medidas experimentales". De esta forma se abre una vía de diseño de nuevos materiales a partir de predicciones teóricas.

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