Reloj de arena atómico y termómetro basado en la difusión de un dopaje móvil en VO2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los cambios en la estructura atómica y electrónica impulsan las transformaciones de las propiedades del material.
• El ajuste de las barreras de transformación de fase a través de la composición es típicamente irreversible.
• El control dinámico de las estabilidades de fase con estímulos externos es un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la modulación reversible, impulsada por estímulo de la transformación de fase mediante el uso de dopantes móviles.
• Investigar el papel de los dopantes de acoplamiento débil en el ajuste de las propiedades de los materiales.
• Para explorar las aplicaciones de los materiales con memoria de historia térmica.

Principales métodos:

• Utilizando la transición metal- aislante del dióxido de vanadio (VO2).
• Introducción de dopantes móviles (boro intersticial) ligados débilmente a la red de cristal.
• Observación de la evolución dependiente del tiempo y la temperatura de las estabilidades de fase VO2 (fases M1 y R).

Principales resultados:

• Se logró una modulación reversible y dinámica de la transformación de fase VO2.
• Se observó una evolución de la moda "reloj de arena" de las estabilidades de fase relativas.
• Se ha demostrado una modulación de 50 °C de la temperatura de transición dentro del mismo compuesto.
• Mostró la función del material como cronómetro y termómetro, restablecido por la transición de fase.

Conclusiones:

• Los dopantes móviles ofrecen una vía para el control reversible de las transformaciones de fase.
• El VO2 dopado con boro intersticial muestra memoria de la historia térmica.
• Este material tiene aplicaciones potenciales en computación neuromórfica, relojes atómicos, termometría y detección.