Muitas tecnologias de dispositivos eletrônicos e eletromecânicos de última geração dependem do desenvolvimento de materiais ferroelétricos. As estruturas cristalinas incomuns desses materiais têm regiões em suas redes, domínios chamados, que se comportam como interruptores moleculares. O alinhamento de um domínio pode ser alternado por um campo elétrico, que muda a posição dos átomos no cristal e muda a direção da polarização. Esses cristais são normalmente cultivados em substratos de suporte que ajudam a definir e organizar o comportamento dos domínios. O controle sobre a troca de domínios ao fazer cristais de materiais ferroelétricos é essencial para aplicações futuras.

Agora, uma equipe internacional da Universidade de Nagoya desenvolveu uma nova maneira de controlar a estrutura de domínio de materiais ferroelétricos, que poderia acelerar o desenvolvimento de futuros dispositivos eletrônicos e eletromecânicos.

"Nós cultivamos filmes de titanato de zirconato de chumbo em diferentes tipos de substrato para induzir diferentes tipos de deformação física, e então gravadas seletivamente partes dos filmes para criar nanobastões, "diz o autor principal, Tomoaki Yamada." A estrutura do domínio dos nanobastões foi quase completamente invertida em comparação com [a do] filme fino. "

Titanato de zirconato de chumbo é um tipo comum de material ferroelétrico, que muda com base no movimento de átomos de chumbo aprisionados entre duas posições estáveis ​​na estrutura cristalina. Partes do filme foram deliberadamente removidas para deixar hastes independentes nos substratos. A equipe então usou radiação síncrotron de raios-X para sondar a estrutura de domínio de bastonetes individuais.

A área de contato das hastes com o substrato foi bastante reduzida e as propriedades do domínio foram mais influenciadas pelo ambiente circundante, que confundiu a estrutura do domínio. A equipe descobriu que revestir as hastes com um metal pode filtrar os efeitos do ar e eles tendem a recuperar a estrutura original do domínio, conforme determinado pelo substrato.

"Existem poucas maneiras eficazes de manipular a estrutura de domínio de materiais ferroelétricos, e isso se torna mais difícil quando o material é nanoestruturado e a área de contato com o substrato é pequena ", diz o colaborador Nava Setter." Aprendemos que é possível nanoestruturar esses materiais com controle sobre seus domínios, que é um passo essencial para os novos dispositivos funcionais em nanoescala prometidos por esses materiais. "

O artigo, "Estratégia de triagem de carga para controle de padrão de domínio em sistemas ferroelétricos em nanoescala, "foi publicado em Relatórios Científicos .