(Phys.org) - Escuche níquel-titanio y todas las demás aleaciones con memoria de forma, hay un nuevo chico en la cuadra que acaba de reclamar el campeonato de elasticidad y está preparado para hacerse cargo del mercado de aplicaciones de memoria de forma a nanoescala. Un equipo de investigación de Berkeley Lab ha descubierto una forma de introducir una cepa recuperable en la ferrita de bismuto de hasta un 14 por ciento en la nanoescala, más grande que cualquier efecto de memoria de forma observado en un metal. Este descubrimiento abre la puerta a aplicaciones en una amplia gama de campos, incluyendo médicos, energía y electrónica.

"Nuestra ferrita de bismuto no solo mostró el valor campeón de memoria de forma, también era mucho más estable cuando se reducía a un tamaño nanométrico que las aleaciones con memoria de forma, "dice Jinxing Zhang, un postdoctorado para este estudio con Ramamoorthy Ramesh de la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab y ahora miembro de la facultad de la Universidad Normal de Beijing. "También debido a que nuestra ferrita de bismuto se puede activar con solo un campo eléctrico en lugar de los campos térmicos necesarios para activar las aleaciones con memoria de forma, el tiempo de respuesta es mucho más rápido ".

El efecto de memoria de forma es el equivalente metálico de la elasticidad, en el que un material sólido "recuerda" y recupera su forma original después de ser deformado por una tensión aplicada. En el pasado, esto siempre ha implicado calefacción. Las aleaciones con memoria de forma han tenido un gran impacto en el campo médico, siendo los más destacados el níquel-titanio o "nitinol, "que se utiliza en stents para angioplastia, y en juntas mecánicas. También se espera que el efecto de memoria de forma tenga un impacto importante en aplicaciones no médicas, como actuadores en materiales inteligentes y en sistemas microelectromecánicos (MEMS). Sin embargo, a medida que el tamaño de las aleaciones con memoria de forma actuales se reduce hacia la nanoescala, surgen numerosos problemas e inestabilidades, incluida la fatiga, microfisuración y oxidación.

"Al lograr el efecto de memoria de forma en un material de óxido en lugar de una aleación de metal, Eliminamos los problemas superficiales y habilitamos la integración con microelectrónica, ", dice Zhang." Nuestra ferrita de bismuto también muestra una densidad de función de trabajo ultra alta durante el accionamiento que es casi dos órdenes de magnitud más alta que la que puede generar una aleación de metal ".

La ferrita de bismuto es un compuesto multiferroico compuesto de bismuto, hierro y oxígeno que ha sido estudiado ampliamente en los últimos años por Ramesh y su grupo de investigación. Como multiferroico, La ferrita de bismuto muestra propiedades ferroeléctricas y ferromagnéticas, lo que significa que responderá a la aplicación de campos eléctricos o magnéticos externos. En este último estudio, además de la activación térmica convencional, Se introdujo una transición de fase de tipo elástico en la ferrita de bismuto utilizando solo un campo eléctrico.

"La aplicación del campo eléctrico nos permitió lograr una transformación de fase que era reversible sin la ayuda de estrés de recuperación externo, ", Dice Ramesh." Aunque aspectos como la histéresis, las microfisuras, etc. deben tenerse en cuenta para dispositivos reales, el gran efecto de memoria de forma que demostramos en la ferrita de bismuto muestra que es un material extraordinario con uso potencial en futuros dispositivos nanoelectromecánicos y otros nanosistemas de última generación ".

Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza .