Qué son la ferroelectricidad y la paraelectricidad ?

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Son dos caras de una misma moneda. Ambos fenómenos se presentan en sustancias que experimentan propiedades ferromagnéticas, es decir que pueden formar imanes pero estas propiedades dependen de la temperatura y la estructura cristalina de las sustancias.

En un material ferromagnético algunos electrones “libres” alinean su campo electromagnético bajo la influencia de otro campo electromagnético (como el generado por una corriente eléctrica) de manera que se forma un imán, si son pocos electrones el se forma un imán temporal y si son muchos el imán es permanente. Como vemos esto no afecta la estructura cristalina de las sustancias pues los electrones se mantienen en sus respectivos orbitales pero en el caso de la ferroelectricidad la estructura cristalina si cambia, un poco, apenas de unas décimas de nanómetros, que en términos atómicos sí representan cambios importantes y se forma un dipolo eléctrico que se conserva en ausencia del campo electromagnético que lo originó. A diferencia de los materiales ferromagnéticos donde el campo magnético es el que permanece formando el dipolo magnético aquí el dipolo es eléctrico y entonces el campo eléctrico que ha formado se conserva.

Siempre me ha gustado hacer esta comparación pues hay una pequeña línea entre ambos fenómenos demostrando que es más en lo que se tienen en común que las diferencias que hay, aunque en términos de efectos a gran escala el efecto es totalmente diferente. Como todos sabemos la temperatura de estos sistemas afecta las propiedades electromagnéticas y ésta no va a ser la excepción. Si se aumenta la temperatura la estructura cristalina no se altera de manera permanente y por tanto al terminar la influencia del campo electromagnético los dipolos también dejan de alinearse y el campo eléctrico no es permanente; a esto le llaman paraelectricidad. Entonces estos materiales tienes dos fases: la fase ferroeléctrica y fase paraeléctrica. Generalmente se clasifican como ferroeléctricos si a temperatura ambiente presentan esa fase y si presentan la fase paraeléctrica pues se les clasifica en consecuencia.

La ferroelectricidad es utilizada para crear las memorias permanentes como las usadas en las “memorias usb” o los dispositivos de estado sólido que tenemos en las computadoras. La paraelectridad es usada en las memorias “volátiles” como las RAM. Ahora bien, muchas de estas sustancias pasan de su fase “ferroeléctrica” a su fase “paraeléctrica” en función a ciertos fenómenos aparte de la temperatura, como la presión o por influencia de la luz. Un buen ejemplo de ello son las EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory o memoria de sólo lectura que se puede borrar y programar) que se usan mucho el las computadoras portátiles y que se pueden borrar usando luz infrarroja.

Recuerdo a respecto de esta forma de memoria que muchas personas han sufrido un gran disgusto cuando le han colocado una clave a la BIOS y la olvidan, la única forma que hay de eliminar esa clave consiste en quitar el microchip y borrar la memoria con la luz infrarroja para luego volverla a programar, en algunos casos es tan caro que es preferible cambiar la tarjeta o placa base, en otros es preferible comprar otra máquina pues muchos técnicos no tienen los recursos para programar una de estas memorias y mandarlas a hacerlo lejos resulta prohibitivo económicamente.

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