Físicos da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) e do Instituto Max Planck de Física de Microestruturas em Halle determinaram, em colaboração com pesquisadores da China e dos EUA, como funciona um material promissor sem chumbo. O material, uma ferrita de bismuto, tem potencial para substituir o titanato de zirconato de chumbo (PZT), um material piezoelétrico usado em uma variedade de aplicações, incluindo dispositivos de ultrassom, sensores e atuadores.

O PZT é um material piezoelétrico muito eficiente, mas contém chumbo, que é tóxico e prejudicial ao meio ambiente. A ferrita de bismuto é uma alternativa sem chumbo que vem sendo estudada há algum tempo, mas suas propriedades piezoelétricas não são tão bem compreendidas quanto as do PZT.

Os pesquisadores usaram uma combinação de técnicas experimentais e cálculos teóricos para determinar como funciona a ferrita de bismuto. Eles descobriram que as propriedades piezoelétricas do material são devidas ao deslocamento dos átomos de bismuto e oxigênio dentro da estrutura cristalina. Este deslocamento cria um momento dipolar elétrico líquido, que é responsável pelas propriedades piezoelétricas do material.

As descobertas dos pesquisadores fornecem uma nova compreensão de como funciona a ferrita de bismuto, o que poderia levar ao desenvolvimento de novos materiais piezoelétricos sem chumbo com propriedades melhoradas. Isto poderia ter um impacto significativo em uma ampla gama de aplicações, desde dispositivos de ultrassom até sensores e atuadores.

O estudo, "Observação direta do mecanismo de deslocamento de bismuto e oxigênio em cerâmica piezoelétrica de ferrite de bismuto sem chumbo", foi publicado na revista Physical Review Letters.