Incipient ferroelectricity of water molecules confined to nano-channels of beryl
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Abstract Water is characterized by large molecular electric dipole moments and strong interactions between molecules; however, hydrogen bonds screen the dipole–dipole coupling and suppress the ferroelectric order. The situation changes drastically when water is confined: in this case ordering of the molecular dipoles has been predicted, but never unambiguously detected experimentally. In the present study we place separate H2O molecules in the structural channels of a beryl single crystal so that they are located far enough to prevent hydrogen bonding, but close enough to keep the dipole–dipole interaction, resulting in incipient ferroelectricity in the water molecular subsystem. We observe a ferroelectric soft mode that causes Curie–Weiss behaviour of the static permittivity, which saturates below 10 K due to quantum fluctuations. The ferroelectricity of water molecules may play a key role in the functioning of biological systems and find applications in fuel and memory cells, light emitters and other nanoscale electronic devices.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Incipient ferroelectricity of water molecules confined to nano-channels of beryl
- Date Crossref
- 30/09/2016
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Stuttgart pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Moscow Institute of Physics and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Prokhorov General Physics Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Southern Federal University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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FZU ‒ Institute of Physics of the Academy of Sciences of the Czech Republic pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Charles University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Research University Higher School of Economics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Independent University of Moscow pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Laser Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Kazan E. K. Zavoisky Physical-Technical Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences pays non établi dans la noticeStructure de recherche
University of Stuttgart, Moscow Institute of Physics and Technology et Prokhorov General Physics Institute, avec 9 autres affiliations.
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