Un team di ricercatori cinesi, gli Stati Uniti e l'Australia hanno scoperto che l'aggiunta dell'elemento di terre rare samario ai cristalli piezoelettrici può migliorare notevolmente le loro prestazioni. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il loro lavoro e quanto bene i cristalli alterati si sono comportati durante il test. Jiří Hlinka con Fyzikální ústav Akademie Věd České Republiky ha pubblicato un pezzo di Prospettiva sul lavoro svolto dal team nello stesso numero della rivista.

I dispositivi piezoelettrici sono stati molto nelle notizie ultimamente poiché gli scienziati hanno esaminato se potrebbero essere utilizzati per produrre elettricità da nuove fonti, come nelle scarpe mentre le persone camminano, o apposto sui vestiti mentre si piegano. Sono comodi da usare perché possono convertire le oscillazioni meccaniche in segnali elettrici. Meno noto è che vengono utilizzati anche in sensori come negli strumenti a ultrasuoni. Affinché un dispositivo piezoelettrico funzioni, deve avere al suo interno un materiale che risponda alle vibrazioni:ad oggi, il miglior materiale per il lavoro è stato un cristallo di ossido di perovskite chiamato PMN-PT. Gli scienziati hanno cercato modi per migliorare le prestazioni dei dispositivi piezoelettrici cercando altri materiali e cercando modi per migliorare le prestazioni dei cristalli PMN-PT. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno scelto quest'ultimo approccio e affermano di aver trovato un modo per raddoppiarne le prestazioni.

I ricercatori hanno scoperto che l'aggiunta di samario alla miscela durante la crescita del PMN-PT (utilizzando un approccio Bridgman modificato) ha portato a una versione del cristallo PMN-PT che era notevolmente migliore nel generare una carica elettrica. Più specificamente, hanno scoperto che l'aggiunta di un solo atomo di samario per ogni 1000 cristalli genitori era tutto ciò che era necessario. Notano che i cristalli PMN-PT convenzionali generano in media da 1, 200 a 2, 500 pz/n. Il test della versione migliorata ha mostrato che è in grado di produrre 3, 400 a 4, 100 pz/n. I ricercatori hanno anche scoperto che l'aggiunta di samario ai cristalli li ha resi più eterogenei e ha anche portato a rendere più uniformi in generale altre proprietà del cristallo. E, così facendo ha anche permesso ai cristalli di ingrandirsi, il che potrebbe comportare un risparmio sui costi.

I ricercatori suggeriscono che i sensori con cristalli migliorati avrebbero una risoluzione migliore e una maggiore sensibilità. Sarebbero anche più efficienti.

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