Tänk om el kunde pressas ur något? Det visar sig att vissa material har denna egenskap. Piezoelektricitet är den elektriska laddningen som ackumuleras i vissa fasta ämnen när mekanisk spänning appliceras på dem. Piezoelektriska material, som tunna filmer av vismutferrit, när den odlas på ett enda lantanaluminatsubstrat, ge upphov till mycket ansträngda epitaxiella tunna filmer som uppvisar utmärkta elektromekaniska och ferroelektriska egenskaper. I vismutferrit tunna filmer "dopade" eller förorenade med lantan (BLFO), piezoelektricitet tillskrivs närvaron av "blandade fasstrukturer" med randmönster.

Bildandet av randmönster och styrning av BLFO-strukturer i blandfas har varit i fokus för många studier under åren. Men på grund av fasövergångarnas supersnabba karaktär, bildandet av energiskt "gynnsamma" faser under tillämpat elektriskt fält och ursprunget till stort elektrokemiskt svar har inte undersökts tillräckligt. Många forskare som bedriver forskning om BLFO plågas för närvarande av frågan, vad gör närvaron av en S-polymorf, en mellanfas, göra med materialets egenskaper?

Forskare vid Gwangju Institute of Science and Technology under ledning av professor Ji Young Jo inledde en resa för att undersöka fasomvandlingsdynamiken för BLFO epitaxiala tunna filmer med hjälp av tidsupplöst röntgenmikrodiffraktion. "Vi valde denna teknik eftersom den hjälper oss att förstå den elektriska fältinducerade fasomvandlingsdynamiken för de piezoelektriska materialen i en tidsskala som sträcker sig från picosekunder till mikrosekunder, "förklarar prof. Jo. Resultaten av deras undersökning av de piezoelektriska egenskaperna hos BLFO-filmer tillsammans med identifiering av blandfasstrukturer och randiga mönster publicerades i volym 7 (nummer 116683) av Acta Materialia den 1 april 2021 och gjordes tillgänglig online den 21 januari 2021.

BLFO kan omvandlas till monoklinisk (M _A , M _C , lutade M _C ), tetragonal (T-fas), en mellanliggande S-fas, eller blandade faser via stamteknik. Undersökningen av transformationsdynamiken avslöjade att fasförändringen från M _c till S-fas var beroende av polariteten hos det elektriska fältet som applicerades. Studien drog också slutsatsen att det höga piezoelektriska svaret som ses i BLFO-filmer i blandad fas beror på närvaron av S/S _luta faser.

"Att förstå rollen hos randmönster och S-faser kan hjälpa oss att skapa ultrasnabba piezoelektriska enheter med en responstid på submikrosekunder, "avslutar prof. Jo. Resultaten från denna studie ger ett nytt perspektiv på användningen av stamteknik för att designa ultrahöga piezoelektriska tunna filmer. Detta har långtgående konsekvenser för framtiden för energihämtning.