UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

Investigadores del grupo de Física Computacional de de la UC acaban de publicar un estudio que explica el origen de las estructuras asimétricas que presentan muchos de los sólidos pertenecientes a la familia de las perovskitas, una de las más importantes familias de 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 acaba de ser 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.

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. Contra la común idea de que la naturaleza prefiere las estructuras muy simétricas, muy frecuentemente se encuentra 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, primer firmante del artículo, explica que “el origen de las asimetrías en las perovskitas ha sido un tema recurrente en la ciencia de materiales desde los años 1920. 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.