E se l'elettricità potesse essere spremuta da qualcosa? Si scopre che alcuni materiali hanno questa proprietà. La piezoelettricità è la carica elettrica che si accumula in determinati solidi quando viene applicata su di essi una sollecitazione meccanica. materiali piezoelettrici, come film sottili di ferrite di bismuto, quando cresciuto su un singolo substrato di alluminato di lantanio, danno origine a film sottili epitassiali altamente deformati che presentano eccellenti proprietà elettromeccaniche e ferroelettriche. Nei film sottili di ferrite di bismuto "drogati" o inquinati con lantanio (BLFO), la piezoelettricità è attribuita alla presenza di "strutture a fase mista" con motivi a strisce.

La formazione di motivi a strisce e il controllo delle strutture a fase mista di BLFO sono stati al centro di molti studi nel corso degli anni. Ma a causa della natura ultraveloce delle transizioni di fase, la formazione di fasi energeticamente "favorevoli" sotto il campo elettrico applicato e l'origine di una grande risposta elettrochimica non è stata sufficientemente esplorata. Molti scienziati impegnati nella ricerca sul BLFO sono attualmente afflitti dalla domanda, cosa significa la presenza di un S-polimorfo, una fase intermedia, fare alle proprietà del materiale?

I ricercatori dell'Istituto di scienza e tecnologia di Gwangju, guidati dal prof. Ji Young Jo, hanno intrapreso un viaggio per studiare le dinamiche di trasformazione di fase dei film sottili epitassiali BLFO con l'aiuto della microdiffrazione dei raggi X risolta nel tempo. "Abbiamo scelto questa tecnica perché ci aiuta a comprendere le dinamiche di trasformazione di fase indotta dal campo elettrico dei materiali piezoelettrici in una scala temporale che va da picosecondi a microsecondi, " spiega il Prof. Jo. I risultati della loro esplorazione delle proprietà piezoelettriche dei film BLFO insieme all'identificazione delle strutture a fase mista e dei modelli a strisce sono stati pubblicati nel volume 7 (numero 116683) di Acta Materialia il 1 aprile 2021 ed è stato reso disponibile online il 21 gennaio 2021.

BLFO può essere convertito in monoclinico (M _UN , m _C , inclinato M _C ), tetragonale (fase T), una fase S intermedia, o fasi miste tramite ingegneria della deformazione. L'indagine sulle dinamiche di trasformazione ha rivelato che il cambiamento di fase da M _C alla fase S dipendevano dalla polarità del campo elettrico applicato. Lo studio ha anche concluso che l'elevata risposta piezoelettrica osservata nei film BLFO a fase mista è dovuta alla presenza di S/S _inclinazione fasi.

"Comprendere il ruolo dei motivi a strisce e delle fasi S può aiutarci a creare dispositivi piezoelettrici ultraveloci con un tempo di risposta di sub-microsecondi, " conclude il prof. Jo. I risultati di questo studio forniscono una nuova prospettiva sull'uso dell'ingegneria della deformazione per progettare film sottili piezoelettrici ultra-alti. Ciò ha implicazioni di vasta portata per il futuro della raccolta di energia.