Et si l'électricité pouvait être extraite de quelque chose ? Il s'avère que certains matériaux ont cette propriété. La piézoélectricité est la charge électrique qui s'accumule dans certains solides lorsqu'une contrainte mécanique leur est appliquée. Matériaux piézoélectriques, comme les films minces de ferrite de bismuth, lorsqu'il est cultivé sur un seul substrat d'aluminate de lanthane, donnent naissance à des couches minces épitaxiales très sollicitées qui présentent d'excellentes propriétés électromécaniques et ferroélectriques. En couches minces de ferrite de bismuth "dopées" ou polluées au lanthane (BLFO), la piézoélectricité est attribuée à la présence de "structures à phases mixtes" avec des motifs à rayures.

La formation de motifs en bandes et le contrôle des structures en phase mixte de BLFO ont fait l'objet de nombreuses études au fil des ans. Mais en raison de la nature ultrarapide des transitions de phase, la formation de phases énergétiquement « favorables » sous champ électrique appliqué et l'origine d'une réponse électrochimique importante n'ont pas été suffisamment explorées. De nombreux scientifiques engagés dans la recherche sur BLFO sont actuellement en proie à la question, qu'est-ce que la présence d'un S-polymorphe, une phase intermédiaire, faire aux propriétés du matériau?

Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Gwangju dirigés par le professeur Ji Young Jo se sont lancés dans un voyage pour étudier la dynamique de transformation de phase des films minces épitaxiaux BLFO à l'aide de la microdiffraction des rayons X à résolution temporelle. "Nous avons choisi cette technique car elle nous aide à comprendre la dynamique de transformation de phase induite par le champ électrique des matériaux piézoélectriques dans une échelle de temps allant de la picoseconde à la microseconde, " explique le professeur Jo. Les résultats de leur exploration des propriétés piézoélectriques des films BLFO ainsi que l'identification des structures à phases mixtes et des motifs rayés ont été publiés dans le volume 7 (numéro 116683) de Acta Materialia le 1er avril 2021 et a été mis en ligne le 21 janvier 2021.

BLFO peut être converti en monoclinique (M UNE , M C , M incliné C ), tétragonal (phase T), une phase S intermédiaire, ou des phases mixtes via l'ingénierie des souches. L'enquête sur la dynamique de transformation a révélé que le changement de phase de M c à la phase S dépendaient de la polarité du champ électrique appliqué. L'étude a également conclu que la réponse piézoélectrique élevée observée dans les films BLFO à phase mixte est due à la présence de S/S inclinaison phases.

« Comprendre le rôle des motifs à rayures et des phases S peut nous aider à créer des dispositifs piézoélectriques ultrarapides avec un temps de réponse inférieur à la microseconde, " conclut le professeur Jo. Les résultats de cette étude offrent une nouvelle perspective sur l'utilisation de l'ingénierie des contraintes pour concevoir des films minces piézoélectriques ultra-élevés. Cela a des implications de grande envergure pour l'avenir de la récupération d'énergie.