(izquierda) Mapa espacial de difracción de rayos X de barrido a nanoescala del pico (220) Mc en BaTiO3 y (derecha) imagen de difracción del punto 2; barra de escala 8 um. Esta imagen de proyección es de toda la estructura, que existe unas pocas micras en el material.
(Phys.org) Novel subfases monoclínicas en BaTiO ferroeléctrico 3 fueron observados por los usuarios del Centro de Materiales a Nanoescala de ANL de la Universidad Estatal de Pensilvania en colaboración con el Grupo de Microscopía de Rayos X del CNM y científicos del Centro de Ciencias de Materiales en Nanofase.
Las fases intermedias de baja simetría recién descubiertas se encuentran estabilizadas localmente cerca de los límites de fase termotrópica en ferroeléctricos simples, y exhiben grandes mejoras en los coeficientes de propiedad no lineales ópticos y piezoeléctricos. Los hallazgos revelan que las transiciones de fase en los ferroeléctricos están íntimamente acopladas a la microestructura del dominio subyacente. Las mediciones de difracción de rayos X de barrido a nanoescala que aprovechan la sensibilidad estructural única de la Nanoprobe de rayos X duros de CNM demostraron sin ambigüedad la naturaleza monoclínica intrínseca de la subfase. El descubrimiento presenta oportunidades únicas para el diseño de materiales energéticos a nanoescala de alto rendimiento "verdes".
Incluso en BaTiO sin plomo 3 y KNbO 3 , materiales clásicos que se conocen y estudian desde hace más de 60 años, esta nueva observación muestra que los dominios pueden dar un carácter termotrópico a sus transiciones de fase bien conocidas. Esto conduce a la aparición de fases monoclínicas intermedias en un amplio rango de temperatura alrededor de las transiciones interferroeléctricas convencionales.
Como este fenómeno se debe a las interacciones mecánicas y dipolares entre dominios ferroeléctrico-ferroelásticos en competencia en una microestructura de dominio compleja, Se requieren mediciones avanzadas de múltiples técnicas resueltas a nanoescala en la misma ubicación espacial para revelar adecuadamente la física subyacente a un nivel microscópico. Este trabajo muestra que en las fases intermedias estabilizadas, Tanto las propiedades ópticas piezoeléctricas como las no lineales pueden mejorarse fuertemente e incluso inducirse nuevamente. Dado que el mecanismo de reducción de la simetría a través de tensiones y campos es, en principio, universal para todos los sistemas de cristales ferroeléctricos no triclínicos, Estos resultados sugieren una gran cantidad de posibilidades para el diseño de fases de alto rendimiento que pueden crear materiales de energía a nanoescala únicos a partir de ferroeléctricos simples sin plomo.
La línea de luz de Nanoprobe de rayos X duros se encuentra en la fuente de fotones avanzada de Argonne.
