À primeira vista, dispositivos de imagem biomédica, celulares, e os radiotelescópios podem não parecer ter muito em comum, mas são todos exemplos de tecnologias que podem se beneficiar de certos tipos de ferroelétricos relaxores - cerâmicas que mudam de forma sob a aplicação de um campo elétrico.

As propriedades eletromecânicas desses materiais são mais fortes em combinações específicas de temperatura e campos elétricos aplicados. Dois ex-pesquisadores de pós-doutorado do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA estão retornando às suas raízes da ciência de nêutrons no ORNL Spallation Neutron Source (SNS) para estudar este fenômeno.

Colegas e colaboradores frequentes Abhijit Pramanick da City University of Hong Kong e Mads Ry Jørgensen da Aarhus University na Dinamarca se conheceram durante a Escola Nacional de Dispersão de Nêutrons e Raios-X (NXS) em 2008. Seu último projeto envolve a aplicação de campos elétricos e variações temperaturas para amostras de cristal único usando o instrumento TOPAZ, SNS linha de feixe 12, para examinar como os átomos do material são deslocados nessas condições. Eles dizem que uma melhor compreensão dos comportamentos do material deve ajudar no desenvolvimento de novos designs ferroelétricos relaxores com propriedades aprimoradas - e possivelmente aqueles que são mais ecológicos, também.

"Interessantemente, quando você expõe este material a certas temperaturas sob certos campos elétricos, você obtém um grande aumento nas respostas eletromecânicas, "Pramanick disse." Mas nós realmente não entendemos por que isso acontece sob tais condições. Estamos tentando entender o mecanismo atomístico. "

Jørgensen, que também gerencia a linha de feixe DanMAX no Laboratório MAX IV na Suécia, explicou que os pequenos detalhes de como esses materiais funcionam continua a ser um assunto popular de pesquisa contínua porque os cientistas têm estudado esses mecanismos por mais de 50 anos sem resultados conclusivos.

Para respostas, a equipe voltou-se para nêutrons. Os nêutrons fornecem uma sonda não destrutiva que os pesquisadores podem usar para interagir com os materiais para coletar dados sobre as estruturas atômicas e comportamentos dos materiais.

"O que é realmente interessante é a combinação de altas temperaturas e campos elétricos. Quando você está tentando implementar isso para cristais muito pequenos como os que estamos usando aqui, é uma experiência muito difícil de fazer, "Pramanick disse.

"Normalmente, estudar esses cristais seria como ficar em um lado de um prédio, mas precisar andar ao redor de todo o perímetro para ter uma visão completa, "Jørgensen disse, "mas o TOPAZ oferece uma visão abrangente de todos os quatro lados ao mesmo tempo, o que nos permite sondar o padrão de difração em 3-D sem girar a amostra. "

Os pesquisadores também estão investigando a importância do chumbo em materiais ferroelétricos. Um componente essencial da ferroelétrica relaxante, o chumbo também apresenta riscos ambientais, de contribuir para a poluição do ar para afetar negativamente ecossistemas frágeis.

"Precisamos aprender o que torna a liderança tão importante, "Disse Pramanick." Se pudermos compreender melhor os mecanismos atomísticos, podemos projetar novos materiais que são mais ecológicos, mas ainda assim alcançam propriedades semelhantes. "

Ambos os pesquisadores estão entusiasmados em perseguir esses objetivos no SNS. "É sempre bom voltar, "Pramanick disse." Adoramos ver como a instalação continua a crescer. "