Os cientistas da EPFL fizeram uma descoberta importante sobre a estrutura do titanato de bário, um material usado em objetos do cotidiano. Suas descobertas refutam as teorias existentes sobre o deslocamento dos átomos do material.

O titanato de bário é um material ferroelétrico usado em quase todos os dispositivos eletrônicos - computadores, smartphones e até carros elétricos. É usado para fazer os sensores e capacitores em que funcionam, por exemplo. "Um único smartphone geralmente tem cerca de 700 capacitores contendo titanato de bário, e trilhões desses capacitores são produzidos a cada ano, "diz Dragan Damjanovic, professor da EPFL e chefe do Grupo de Ferroelétricos e Óxidos Funcionais da Escola de Engenharia da EPFL. Apesar do uso generalizado do titanato de bário, Contudo, os pesquisadores ainda não entendem completamente como funciona. "Existem, é claro, modelos teóricos por aí, mas algumas de suas principais previsões nunca foram confirmadas experimentalmente. Então foi isso que nos propusemos a fazer, "diz Damjanovic.

Um dos microscópios mais poderosos do mundo

Emad Oveisi, um cientista sênior do Centro Interdisciplinar de Microscopia Eletrônica da EPFL, sugeriu que Damjanovic e seu Ph.D. a estudante Sina Hashemizadeh usa o Titan Themis de seu centro - um dos microscópios eletrônicos mais poderosos do mundo - para suas pesquisas. O Titan Themis permitiu aos cientistas observar as estruturas atômicas do titanato de bário e do titanato de bário-estrôncio na fase cúbica. Isso foi em 2015, quando obtiveram as primeiras imagens; levou mais cinco anos para analisar e verificar seus resultados. "Até agora, os pesquisadores acreditam que os átomos se movem em várias direções em um período de tempo muito curto. Mas nossos experimentos mostraram que eles tendem a preferir certas direções, o que significa que há áreas de tamanho nanométrico onde todos os átomos se movem da mesma maneira. Isso muda completamente a forma como vemos esses materiais e sua estrutura atômica, "diz Oveisi. Como suas descobertas contradizem o pensamento atual, os cientistas queriam ter certeza de que estavam certos. Então, eles testaram e verificaram seus resultados várias vezes, inclusive com colegas na Eslovênia, Áustria e Japão. É por isso que demorou cinco anos para finalizar os resultados. O estudo já foi publicado em Nature Communications .

Fenômenos de pequena escala com repercussões em grande escala

Graças aos métodos avançados de análise de imagem, os cientistas foram capazes de identificar onde no material os átomos se movem de maneira ordenada. “Quando falamos de movimentos, na verdade, estamos nos referindo a deslocamentos que ocorrem em uma escala de picômetro, ou seja, uma ordem de magnitude menor do que os próprios átomos, "diz Oveisi. Damjanovic acrescenta:" Mesmo que os deslocamentos sejam extremamente pequenos, eles têm repercussões em uma escala muito maior. Por exemplo, se expormos as áreas nanométricas que identificamos a um campo elétrico de alta frequência como aqueles em smartphones, as áreas esquentam. "As descobertas de sua equipe podem, portanto, ser extremamente úteis para compreender melhor a perda de energia nesses tipos de materiais.

Qual é o próximo passo? "A pesquisa não tem fim!" diz Damjanovic. “A questão de saber se o deslocamento nanométrico realmente desempenha um papel no aquecimento do material precisa ser testada. a próxima etapa será desenvolver materiais onde o tamanho da área de deslocamento seja minimizado para aumentar as propriedades do material. "