Molte tecnologie di dispositivi elettronici ed elettromeccanici di prossima generazione dipendono dallo sviluppo di materiali ferroelettrici. Le insolite strutture cristalline di questi materiali hanno regioni nei loro reticoli, chiamati domini, che si comportano come interruttori molecolari. L'allineamento di un dominio può essere commutato da un campo elettrico, che cambia la posizione degli atomi nel cristallo e cambia la direzione di polarizzazione. Questi cristalli sono tipicamente cresciuti su substrati di supporto che aiutano a definire e organizzare il comportamento dei domini. Il controllo sulla commutazione dei domini durante la produzione di cristalli di materiali ferroelettrici è essenziale per le applicazioni future.

Ora un team internazionale dell'Università di Nagoya ha sviluppato un nuovo modo di controllare la struttura del dominio dei materiali ferroelettrici, che potrebbe accelerare lo sviluppo di futuri dispositivi elettronici ed elettromeccanici.

"Abbiamo coltivato film di titanato di zirconato di piombo su diversi tipi di substrato per indurre diversi tipi di deformazione fisica, e quindi incidere selettivamente parti dei film per creare nanotubi, ", afferma l'autore principale Tomoaki Yamada. "La struttura del dominio dei nanorod è stata quasi completamente capovolta rispetto a quella del film sottile".

Il titanato di zirconato di piombo è un tipo comune di materiale ferroelettrico, che commuta in base al movimento degli atomi di piombo intrappolati tra due posizioni stabili nel reticolo cristallino. Parti del film sono state deliberatamente rimosse per lasciare barre indipendenti sui substrati. Il team ha quindi utilizzato la radiazione a raggi X di sincrotrone per sondare la struttura del dominio delle singole aste.

L'area di contatto delle aste con il substrato è stata notevolmente ridotta e le proprietà del dominio sono state influenzate maggiormente dall'ambiente circostante, che ha confuso la struttura del dominio. Il team ha scoperto che rivestire le aste con un metallo potrebbe schermare gli effetti dell'aria e tendeva a recuperare la struttura del dominio originale, come determinato dal substrato.

"Ci sono pochi modi efficaci per manipolare la struttura del dominio dei materiali ferroelettrici, e questo diventa più difficile quando il materiale è nanostrutturato e l'area di contatto con il substrato è piccola." afferma il collaboratore Nava Setter. "Abbiamo imparato che è possibile nanostrutturare questi materiali con il controllo sui loro domini, che è un passo essenziale verso i nuovi dispositivi funzionali su scala nanometrica promessi da questi materiali."

L'articolo, "Strategia di screening della carica per il controllo del modello di dominio nei sistemi ferroelettrici su scala nanometrica, " è stato pubblicato in Rapporti scientifici .