Renverser la polarisation d'un ferroélectrique avec un champ électrique perpendiculaire

Les matériaux ferroélectriques possèdent une polarisation électrique spontanée réversible – propriété exploitée pour stocker l'information – dont le sens initial ne peut, en principe, être inversé qu'en appliquant un champ électrique colinéaire dans le sens opposé. Fernando Gomez-Ortiz et Philippe Ghosez de l'Université de Liège ont découvert qu'un matériau ferroélectrique en couches, le titanate de bismuth, échappe à cette règle. Ils ont démontré qu'un champ électrique appliqué perpendiculairement à la polarisation principale orientée dans le plan des couches suffit à la renverser et ont révélé que ce comportement inédit résulte d’un ensemble complexe de couplages entre différentes distorsions atomiques au sein du cristal. À la manière d'un système d'engrenages, le champ électrique orienté hors du plan déclenche une cascade de réarrangements atomiques produisant, de façon déterministe, le renversement de la polarisation située dans le plan. Des observations expérimentales à l'échelle atomique ont ensuite confirmé ce mécanisme. Cette découverte révèle une nouvelle manière de contrôler la polarisation spontanée et pourrait conduire à des mémoires et des composants électroniques fonctionnant à plus basse tension et consommant moins d'énergie.

Fernando Gómez-Ortiz, Chargé de recherches FNRS, Physique Théorique des Matériaux (Q-MAT), ULiège
Philippe Ghosez, Professeur ordinaire et Promoteur principal de PDR FNRS, Physique Théorique des Matériaux (Q-MAT), ULiège
Et al. 

Perpendicular switching of polarization in layered ferroelectrics, Nature, juillet 2026