Istituto giapponese di ricerca sulle radiazioni di sincrotrone, Istituto di tecnologia di Tokyo, l'Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali, e l'Università di Kyoto hanno confermato per la prima volta al mondo che è possibile ottenere una commutazione ad altissima velocità in un tempo di 200 nanosecondi con un nuovo film sottile piezoelettrico che possiede micro regioni chiamate "nanodomini". velocità più elevate nei cambi di funzionamento (commutazione).
I film sottili piezoelettrici utilizzano la proprietà del cambiamento strutturale in risposta a segnali elettrici, e sono utilizzati come fonte di alimentazione per micro dispositivi (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) nelle stampanti a getto d'inchiostro. Però, il tempo di commutazione non può essere adeguatamente controllato con l'attuale generazione di film sottili piezoelettrici. Se è possibile realizzare la commutazione ad alta velocità, ci si può aspettare l'espansione alle applicazioni industriali e lo sviluppo di prodotti a prestazioni più elevate.
Perciò, utilizzando la radiazione di sincrotrone ad alta luminosità dell'impianto di radiazione di sincrotrone su larga scala del Giappone SPring-8, questo gruppo di ricerca ha studiato i cambiamenti strutturali del nanodominio che si verificano quando un campo elettrico viene applicato ad alta velocità a un film sottile ferroelettrico, che è un tipo di piezoelettrico. Di conseguenza, il gruppo è riuscito a confermare per la prima volta al mondo che l'orientamento dei cristalli di nanodominio di questo film sottile cambia in un tempo di 2/10 milionesimi di secondo, o 200 nanosecondi (200 ns).
Questo risultato, che ha mostrato la possibilità di controllare film sottili piezoelettrici all'ordine dei nanosecondi di 200 ns, darà un contributo importante allo sviluppo di prodotti ad alte prestazioni realizzando velocità più elevate in MEMS utilizzando film sottili piezoelettrici. Come esempi, nelle stampanti a getto d'inchiostro, raggiungimento di velocità di trattamento più elevate in MEMS, che controllano il rivestimento dell'inchiostro, consentirà la stampa fine con una quantità di inchiostro inferiore rispetto alla tecnologia convenzionale, e nei motori automobilistici, ci si può aspettare che velocità MEMS più elevate contribuiscano a migliorare il risparmio di carburante e ridurre i gas di scarico mediante l'applicazione di strutture a nanodomini alle parti in ceramica che controllano l'efficienza dell'uso del carburante.
Questo lavoro è stato pubblicato il 4 novembre in Lettere di fisica applicata ed è stato anche recentemente selezionato come carta degna di nota nel Giornale virtuale di scienza e tecnologia su nanoscala .
