¿Y si se pudiera extraer electricidad de algo? Resulta que algunos materiales tienen esta propiedad. La piezoelectricidad es la carga eléctrica que se acumula en ciertos sólidos cuando se les aplica una tensión mecánica. Materiales piezoeléctricos, como películas delgadas de ferrita de bismuto, cuando se cultiva en un solo sustrato de aluminato de lantano, dan lugar a películas delgadas epitaxiales altamente deformadas que exhiben excelentes propiedades electromecánicas y ferroeléctricas. En películas delgadas de ferrita de bismuto "dopadas" o contaminadas con lantano (BLFO), La piezoelectricidad se atribuye a la presencia de "estructuras de fase mixta" con patrones de rayas.

La formación de patrones de rayas y el control de las estructuras de fase mixta de BLFO han sido el foco de muchos estudios a lo largo de los años. Pero debido a la naturaleza ultrarrápida de las transiciones de fase, la formación de fases energéticamente "favorables" bajo el campo eléctrico aplicado y el origen de una gran respuesta electroquímica no ha sido suficientemente explorado. Muchos científicos dedicados a la investigación sobre BLFO están plagados actualmente por la pregunta, ¿Qué significa la presencia de un polimorfo S, una fase intermedia, ¿Qué hacer con las propiedades del material?

Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, dirigido por el profesor Ji Young Jo, se embarcaron en un viaje para investigar la dinámica de transformación de fase de las películas delgadas epitaxiales de BLFO con la ayuda de microdifracción de rayos X resuelta en el tiempo. "Elegimos esta técnica porque nos ayuda a comprender la dinámica de transformación de fase inducida por el campo eléctrico de los materiales piezoeléctricos en una escala de tiempo que va desde picosegundos a microsegundos, "explica el profesor Jo. Los resultados de su exploración de las propiedades piezoeléctricas de las películas BLFO junto con la identificación de las estructuras de fase mixta y los patrones de rayas se publicaron en el volumen 7 (número 116683) de Acta Materialia el 1 de abril de 2021 y se puso a disposición en línea el 21 de enero de 2021.

BLFO se puede convertir en monoclínico (M _A , METRO _C , inclinado M _C ), tetragonal (fase T), una fase S intermedia, o fases mixtas mediante ingeniería de deformaciones. La investigación sobre la dinámica de transformación reveló que el cambio de fase de M _C a la fase S dependían de la polaridad del campo eléctrico aplicado. El estudio también concluyó que la alta respuesta piezoeléctrica observada en películas BLFO de fase mixta se debe a la presencia de S / S _inclinación etapas.

"Comprender el papel de los patrones de rayas y las fases S puede ayudarnos a crear dispositivos piezoeléctricos ultrarrápidos con un tiempo de respuesta de sub-microsegundos, ", concluye el profesor Jo. Los hallazgos de este estudio proporcionan una nueva perspectiva sobre el uso de la ingeniería de deformaciones para diseñar películas delgadas piezoeléctricas ultraaltas. Esto tiene implicaciones de gran alcance para el futuro de la recolección de energía.