Japan Synchrotron Radiation Research Institute, Tokyo Institute of Technology, National Institute for Materials Science, och Kyoto University bekräftade för första gången i världen att det är möjligt att uppnå ultrahöghastighetsväxling på en tid av 200 nanosekunder med en ny piezoelektrisk tunn film som har mikroregioner som kallas "nanodomäner." Det nya materialet förväntas möjliggöra högre hastigheter vid driftändringar (växling).
Piezoelektriska tunna filmer utnyttjar egenskapen strukturell förändring som svar på elektriska signaler, och används som strömkälla för mikroenheter (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) i bläckstråleskrivare. Dock, kopplingstiden kan inte kontrolleras tillräckligt med den nuvarande generationen av piezoelektriska tunna filmer. Om det är möjligt att realisera höghastighetsväxling, expansion till industriella tillämpningar och utveckling av produkter med högre prestanda kan förväntas.
Därför, använder synkrotronstrålningen med hög ljusstyrka från Japans storskaliga synkrotronstrålningsanläggning SPring-8, denna forskargrupp undersökte de strukturella förändringarna i nanodomänen som uppstår när ett elektriskt fält appliceras med hög hastighet på en ferroelektrisk tunn film, vilket är en typ av piezoelektrisk. Som ett resultat, gruppen lyckades för första gången i världen bekräfta att nanodomain -kristallorienteringen för denna tunna film förändras på en tid av 2/10 miljoner av en sekund, eller 200 nanosekunder (200 ns).
Detta resultat, som visade möjligheten att kontrollera piezoelektriska tunna filmer vid nanosekundsordningen 200ns, kommer att ge ett stort bidrag till utvecklingen av högpresterande produkter genom att realisera högre hastigheter i MEMS med hjälp av piezoelektriska tunna filmer. Som exempel, i bläckstråleskrivare, uppnå högre behandlingshastigheter i MEMS, som kontrollerar bläckbeläggning, möjliggör fina utskrifter med en mindre mängd bläck än konventionell teknik, och i bilmotorer, högre MEMS-hastigheter kan förväntas bidra till förbättrad bränsleekonomi och minskade avgaser genom applicering av nanodomänstrukturer på keramiska delar som styr bränsleeffektiviteten.
Detta arbete publicerades den 4 november i Bokstäver i tillämpad fysik och har också nyligen valts ut som ett anmärkningsvärt papper i Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology .
