El Instituto de Investigación de Radiación Sincrotrón de Japón, Instituto de Tecnología de Tokio, el Instituto Nacional de Ciencia de los Materiales, y la Universidad de Kioto confirmaron por primera vez en el mundo que es posible lograr una conmutación de ultra alta velocidad en un tiempo de 200 nanosegundos con una nueva película delgada piezoeléctrica que posee microrregiones llamadas "nanodominios". Se espera que el nuevo material permita velocidades más altas en cambios de funcionamiento (conmutación).
Las películas delgadas piezoeléctricas utilizan la propiedad de cambio estructural en respuesta a señales eléctricas, y se utilizan como fuente de alimentación para microdispositivos (sistemas microelectromecánicos, MEMS) en impresoras de chorro de tinta. Sin embargo, El tiempo de conmutación no se puede controlar adecuadamente con la generación actual de películas delgadas piezoeléctricas. Si es posible realizar una conmutación de alta velocidad, Se puede esperar una expansión a aplicaciones industriales y el desarrollo de productos de mayor rendimiento.
Por lo tanto, utilizando la radiación de sincrotrón de alto brillo de la instalación de radiación de sincrotrón a gran escala de Japón SPring-8, este grupo de investigación investigó los cambios estructurales de nanodominio que ocurren cuando un campo eléctrico se aplica a alta velocidad a una película delgada ferroeléctrica, que es un tipo de piezoeléctrico. Como resultado, el grupo logró confirmar por primera vez en el mundo que la orientación del cristal de nanodominio de esta película delgada cambia en un tiempo de 2/10 millonésimas de segundo, o 200 nanosegundos (200 ns).
Este resultado, que mostró la posibilidad de controlar películas delgadas piezoeléctricas en el orden de nanosegundos de 200ns, hará una contribución importante al desarrollo de productos de alto rendimiento al realizar velocidades más altas en MEMS utilizando películas delgadas piezoeléctricas. Como ejemplos, en impresoras de chorro de tinta, logro de mayores velocidades de tratamiento en MEMS, que controlan el recubrimiento de tinta, permitirá la impresión fina con una menor cantidad de tinta que la tecnología convencional, y en motores de automoción, Se puede esperar que las velocidades de MEMS más altas contribuyan a mejorar la economía de combustible y reducir los gases de escape mediante la aplicación de estructuras de nanodominio a las piezas cerámicas que controlan la eficiencia del uso de combustible.
Este trabajo fue publicado el 4 de noviembre en Letras de física aplicada y también ha sido recientemente seleccionado como un trabajo digno de mención en el Revista virtual de ciencia y tecnología a nanoescala .
