(AGENPARL) - Roma, 20 Maggio 2026 - *COMUNICATO STAMPA *
*Materiali bidimensionali: un passo avanti nella comprensione della
ferroelettricità*
*Una ricerca svolta da Cnr Nano in collaborazione con l'Università di
Modena e Reggio Emilia chiarisce un aspetto finora poco compreso della
ferroelettricità nei materiali bidimensionali, contribuendo a spiegarne il
comportamento e le potenziali applicazioni. Lo studio, pubblicato su *Nature
Communications*, apre nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi
elettronici più veloci ed efficienti*
Uno studio condotto dall'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle
ricerche di Modena (Cnr-Nano) e dell'Università di Modena e Reggio Emilia
fornisce un importante passo avanti nella comprensione dei materiali
bidimensionali, promettenti per l'elettronica del futuro.
La ricerca, pubblicata su *Nature Communications,* chiarisce un aspetto
finora poco compreso della cosiddetta ferroelettricità di scorrimento, un
fenomeno emergente nei materiali bidimensionali che potrebbe abilitare
dispositivi elettronici più veloci e a minore consumo energetico.
Il lavoro, firmato da Massimo Rontani e Daniele Varsano del Cnr-Nano,
insieme a Elisa Molinari e Matteo D'Alessio di Unimore, affronta un
problema aperto nel campo della ferroelettricità, che è la proprietà di
alcuni materiali di presentare una polarizzazione elettrica spontanea e
reversibile, la cui direzione può essere controllata applicando un campo
elettrico. Questo consente al materiale di assumere due stati distinti e
controllabili, che possono essere utilizzati per rappresentare
informazioni, in modo analogo ai bit nelle memorie digitali. Una
caratteristica che è alla base di tecnologie come memorie non volatili e
dispositivi neuromorfici.
"Recentemente, in alcuni materiali bidimensionali – composti da strati
sovrapposti spessi pochi atomi – è stata osservata una nuova forma di
ferroelettricità, detta 'di scorrimento': in questi sistemi la
polarizzazione elettrica dipende da come gli elettroni si distribuiscono
tra gli strati e può essere invertita facendo scorrere leggermente uno
strato atomico rispetto all'altro", spiega Matteo D'Alessio, dottorando in
Physics and Nanosciences presso Unimore. "Questa proprietà potenzialmente
apre la strada a dispositivi più rapidi ed efficienti, ma è essenziale
capire e controllare la stabilità dei due stati con polarizzazione opposta
e il processo che porta da uno all'altro".
Finora i meccanismi alla base della stabilità (della ferroelettricità di
scorrimento) non erano del tutto compresi: i ricercatori di Cnr Nano e
Unimore hanno fornito una spiegazione teorica, mostrando che questa
stabilità è legata alla natura bidimensionale del materiale, che esalta gli
effetti quantistici. "Quando gli elettroni sono confinati in due
dimensioni, si influenzano reciprocamente e tendono a comportarsi in modo
collettivo, coordinando il loro moto. Questo comportamento rende la
polarizzazione elettrica più robusta aumentando la barriera energetica che
la protegge", aggiunge Massimo Rontani (Cnr-Nano). "Si tratta di un
meccanismo finora non considerato nei modelli teorici, che aiuta a
comprendere meglio la ferroelettricità in questi nuovi materiali con alto
potenziale applicativo".
I risultati indicano che il fenomeno potrebbe estendersi a un'ampia classe
di materiali bidimensionali, aprendo nuove prospettive per la progettazione
di dispositivi elettronici più veloci, con consumi energetici ridotti e
integrabili nei circuiti di nuova generazione.
Lo studio ha combinato simulazioni avanzate basate su calcoli "da principi
primi", cioè fondati sulle leggi fondamentali della fisica, con modelli
sviluppati ad hoc, utilizzando infrastrutture di calcolo ad alte
prestazioni.
Le attività rientrano nelle ricerche sui materiali quantistici condotte
presso il Cnr-Nano di Modena, con il supporto del Centro di Eccellenza
europeo MaX (MAterials design at the eXascale), e di ICSC-Centro Nazionale
di Ricerca in High Performance Computing, Big Data and Quantum Computing.
*Didascalia immagine*: Schema del materiale bidimensionale WTe₂
(ditellururo di tungsteno) e del processo di scorrimento tra gli strati. I
grafici mostrano la barriera energetica associata alla polarizzazione: più
alta quando si tiene conto del comportamento quantistico collettivo degli
elettroni, più bassa se tale effetto non viene considerato.
