"Nanoscale Ferroelectricity in Crystalline γ-Glycine". A. Heredia, V. Meunier, I. K. Bdikin, J. Gracio, N. Balke, S. Jesse, A. Tselev, P. K. Agarwal, B. G. Sumpter, S. V. Kalinin, A. L. Kholkin. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS. In press. DOI: 10.1002/adfm.201103011
Ferroelectrics are multifunctional materials that reversibly change
their polarization under an electric field. Recently, the search for new
ferroelectrics has focused on organic and bio-organic materials, where
polarization switching is used to record/retrieve information in the
form of ferroelectric domains. This progress has opened a new avenue for
data storage, molecular recognition, and new self-assembly routes.
Crystalline glycine is the simplest amino acid and is widely used by
living organisms to build proteins. Here, it is reported for the first
time that γ-glycine, which has been known to be piezoelectric since 1954, is also a ferroelectric,
as evidenced by local electromechanical measurements and by the
existence of as-grown and switchable ferroelectric domains in
microcrystals grown from the solution. The experimental results are
rationalized by molecular simulations that establish that the
polarization vector in γ-glycine can be switched on the nanoscale level, opening a pathway to novel classes of bioelectronic logic and memory devices.
Los materiales ferroeléctricos son materiales multifuncionales que cambian reversiblemente su polarización bajo la aplicación de un campo eléctrico. Recientemente la búsqueda de nuevos materiales ferroeléctricos se ha enfocado en los materiales orgánicos y bio-orgánicos, donde los cambios alternos son usados para grabar/recuperar información en la forma de dominios ferroeléctricos. Este desarrollo ha abierto un nuevo camino para el almacenamiento de datos, el reconocimiento molecular, y para rutas nuevas de autoensamblaje. La glicina cristalina es el aminoácido más sencillo y es ampliamente utilizado por los organismos vivos para la elaboración de proteínas. Aquí se reporta por vez primera que la glicina γ, que desde 1954 se sabe que presenta comportamiento piezoeléctrico, es también un material ferroeléctrico, como ha quedado en evidencia por medio de mediciones electromecánicas locales y por la existencia de dominios ferroeléctricos, susceptibles de ser crecidos y alternados, en microcristales crecidos a partir de solución. Los resultados experimentales se han analizado por medio de simulaciones moleculares que establecen que el vector de polarización en la glicina γ puede alternarse a nivel nanométrico, abriendo así un camino para nuevos tipos de dispositivos de memoria y de lógica bioelectrónica.
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