Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, na Coréia, investigaram a dinâmica de transformação induzida por um campo elétrico em filmes finos epitaxiais de ferrita de bismuto dopada com lantânio de fase mista (BLFO). Crédito:Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju
E se a eletricidade pudesse ser extraída de algo? Acontece que alguns materiais têm essa propriedade. A piezoeletricidade é a carga elétrica que se acumula em certos sólidos quando o estresse mecânico é aplicado sobre eles. Materiais piezoelétricos, como filmes finos de ferrite de bismuto, quando cultivado em um único substrato de aluminato de lantânio, dão origem a filmes finos epitaxiais altamente tensos que exibem excelentes propriedades eletromecânicas e ferroelétricas. Em filmes finos de ferrita de bismuto "dopados" ou poluídos com lantânio (BLFOs), A piezoeletricidade é atribuída à presença de "estruturas de fase mista" com padrões de listras.
A formação de padrões de listras e o controle das estruturas de fase mista do BLFO têm sido o foco de muitos estudos ao longo dos anos. Mas, devido à natureza ultrarrápida das transições de fase, a formação de fases energeticamente "favoráveis" sob campo elétrico aplicado e a origem de grandes respostas eletroquímicas não foram suficientemente exploradas. Muitos cientistas envolvidos em pesquisas sobre BLFO estão atualmente atormentados pela questão, o que significa a presença de um S-polimorfo, uma fase intermediária, fazer com as propriedades do material?
Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju liderados pelo Prof. Ji Young Jo embarcaram em uma jornada para investigar a dinâmica de transformação de fase de filmes finos epitaxiais BLFO com a ajuda de microdifração de raios-X resolvida no tempo. "Escolhemos esta técnica porque nos ajuda a entender a dinâmica de transformação de fase induzida por campo elétrico dos materiais piezoelétricos em uma escala de tempo que varia de picossegundos a microssegundos, "explica o Prof. Jo. Os resultados de sua exploração das propriedades piezoelétricas dos filmes BLFO juntamente com a identificação das estruturas de fase mista e padrões listrados foram publicados no volume 7 (edição 116683) de Acta Materialia em 1 de abril de 2021 e foi disponibilizado online em 21 de janeiro de 2021.
O filme fino de BLFO epitaxial de fase mista representa uma dinâmica significativa de transformação de fase induzida por campo elétrico, relatório de cientistas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju. Crédito:Ji Young Jo do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju
BLFO pode ser convertido em monoclínico (M UMA , M C , inclinado M C ), tetragonal (fase T), uma fase S intermediária, ou fases mistas via engenharia de deformação. A investigação sobre a dinâmica de transformação revelou que a mudança de fase de M c para a fase S eram dependentes da polaridade do campo elétrico aplicado. O estudo também concluiu que a alta resposta piezoelétrica observada em filmes BLFO de fase mista é devido à presença de S / S inclinar fases.
"Compreender o papel dos padrões de faixa e das fases S pode nos ajudar a criar dispositivos piezoelétricos ultrarrápidos com um tempo de resposta de sub-microssegundos, "conclui o Prof. Jo. Os resultados deste estudo fornecem uma nova perspectiva sobre o uso da engenharia de deformação para projetar filmes finos piezoelétricos ultra-altos. Isso tem implicações de longo alcance para o futuro da captação de energia.
