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  • Alguns materiais piezoelétricos podem ser falsos
    p Crédito CC0:domínio público

    p A microscopia de força de resposta piezoelétrica (PFM) é a técnica mais difundida para caracterizar propriedades piezoelétricas em nanoescala, ou seja, para determinar a capacidade de alguns materiais de gerar eletricidade quando submetidos a estresse mecânico e deformados em resposta a uma voltagem. A piezoeletricidade é usada em uma ampla variedade de aplicações, incluindo ultrassons de gravidez, motores de injeção, sensores que medem deformações, atuadores e sonar, entre outros. A microscopia de força de resposta piezoelétrica não apenas determina se um material é piezoelétrico, mas também seu grau de piezoeletricidade, e é particularmente importante para aplicações desses materiais em microeletrônica e nanotecnologia. p Agora, uma equipa de investigadores do Laboratório de Métodos Computacionais e Análise Numérica (LaCàN) da Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) e do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) demonstrou teórica e experimentalmente que a técnica PFM pode gerar falsos positivos quando a piezoeletricidade de um material é medida em nanoescala. A técnica PFM consiste em aplicar uma tensão à superfície de um material por meio de uma ponta eletricamente condutora em um microscópio de força atômica (AFM). A própria ponta microscópica detecta a deformação do material em resposta à voltagem; o coeficiente piezoelétrico é obtido dividindo a deformação pela tensão. Os pesquisadores mostram, Contudo, que a aplicação de uma voltagem com uma ponta nanoscópica pode gerar deformações em qualquer material, seja piezoelétrico ou não. Em outras palavras, qualquer material medido com um microscópio de força de resposta piezoelétrica dá um coeficiente piezoelétrico diferente de zero, mesmo que não seja piezoelétrico.

    p A causa desse curioso comportamento é a flexoeletricidade, um fenômeno que ocorre em nanoescala em que todo o material emite uma pequena voltagem quando uma pressão não homogênea é aplicada a ele, ou é deformado quando um campo elétrico não homogêneo é aplicado a ele. Esse é exatamente o tipo de campo gerado por pontas microscópicas.

    p A flexoeletricidade pode não apenas fazer um material parecer erroneamente piezoelétrico, mas também pode alterar o coeficiente piezoelétrico dos materiais que são piezoelétricos. Isso tem consequências muito importantes para a caracterização de dispositivos piezoelétricos em microeletrônica. Os resultados indicam que a partir de agora, medições feitas com PFM para caracterizar os materiais nesses dispositivos devem levar em consideração o efeito da flexoeletricidade.

    p “Estamos estudando flexoeletricidade do ponto de vista computacional, que envolve muitas manifestações fundamentais da física, "explica a investigadora da LaCàN Irene Arias, adicionando, "Descobrimos que a técnica de PFM pode apresentar falsos positivos porque não mede apenas a piezoeletricidade, ou seja, a resposta a um campo elétrico, mas também flexoeletricidade. Desenvolvemos um modelo que nos permite quantificar essas respostas e, Portanto, separar a parte piezoelétrica da parte flexoelétrica. "


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