p A arquitetura ferroelétrica de cristal único em vidro é uma nova classe de metamateriais que permitiria a óptica integrada ativa se o comportamento ferroelétrico fosse preservado dentro dos limites do vidro. Demonstramos usando cristais de niobato de lítio fabricados em vidro de niobosilicato de lítio por irradiação de laser de femtosegundo que não apenas esse comportamento é preservado, os domínios ferroelétricos podem ser projetados com uma polarização DC. Um microscópio de força piezoresposta é usado para caracterizar o comportamento piezoelétrico e ferroelétrico. A resposta piezométrica se correlaciona com a orientação da estrutura do cristal, conforme esperado para o cristal não confinado, e uma estrutura de domínio ferroelétrico em escala micro e nano complexa dos cristais crescidos é revelada. Crédito:Keith Veenhuizen, Sean McAnany, Rama Vasudevan, Daniel Nolan, Bruce Aitken, Stephen Jesse, Sergei V. Kalinin, Himanshu Jain e Volkmar Dierolf
p Uma equipe de pesquisadores da Lehigh University, Laboratório Nacional de Oak Ridge, Lebanon Valley College e Corning Inc. demonstrou, pela primeira vez, que os cristais fabricados por lasers dentro de uma matriz de vidro mantêm a funcionalidade ferroelétrica completa. p "Isso inclui a capacidade de orientar e reverter uniformemente os domínios ferroelétricos com um campo elétrico, apesar do fato de que o cristal está fortemente confinado pelo vidro circundante, "diz Volkmar Dierolf, Presidente do Departamento de Física da Universidade de Lehigh e um dos cientistas que trabalharam nos experimentos que resultaram nessas descobertas.
p Dierolf, que tem um compromisso conjunto com o Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais de Lehigh, parte do P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science, é co-investigador principal em um projeto financiado pela National Science Foundation (NSF), Cristal em vidro, junto com o investigador principal Himanshu Jain, Diamond Distinguished Chair do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais de Lehigh. O grupo tornou-se líder mundial na produção de monocristais em vidro por irradiação laser localizada.
p A equipe conduziu o primeiro exame detalhado das propriedades piezoelétricas e ferroelétricas de cristais induzidos por laser confinados em vidro. Eles descobriram que os cristais crescidos possuem uma estrutura de domínio ferroelétrica complexa que pode ser manipulada por meio da aplicação de uma polarização DC. Os resultados serão publicados em uma próxima edição da
MRS Communications em um artigo denominado "Engenharia de domínio ferroelétrico de cristal único de niobato de lítio confinado em vidro."
p "As descobertas abrem a possibilidade de uma nova coleção de dispositivos ópticos que usam cristais fabricados a laser totalmente funcionais em vidro que dependem do controle preciso da estrutura do domínio ferroelétrico do cristal, "disse Keith Veenhuizen, atualmente professor assistente, Departamento de Física do Lebanon Valley College e principal autor do artigo, que se baseia no trabalho que ele fez como estudante de graduação em Lehigh.
p As aplicações para essa tecnologia incluem o uso em tecnologia de fibra óptica moderna usada para transmissão de dados.
p "Ser capaz de incorporar essas arquiteturas de cristal único funcional em um vidro permite um acoplamento de alta eficiência às redes de fibra de vidro existentes, "diz Dierolf." Esses links de baixa perda? que maximizam o desempenho? são de particular importância para o futuro sistema de transferência de informação quântica que é projetado para assumir os esquemas atuais de comunicação óptica, "acrescenta Dierolf.
