L'Institut japonais de recherche sur le rayonnement synchrotron, Institut de technologie de Tokyo, l'Institut national des sciences des matériaux, et l'Université de Kyoto ont confirmé pour la première fois au monde qu'il est possible d'obtenir une commutation ultra-rapide en 200 nanosecondes avec un nouveau film mince piézoélectrique qui possède des microrégions appelées « nanodomaines ». des vitesses plus élevées dans les changements de fonctionnement (commutation).
Les films minces piézoélectriques utilisent la propriété de changement structurel en réponse aux signaux électriques, et sont utilisés comme source d'alimentation pour les micro-appareils (systèmes micro électromécaniques, MEMS) dans les imprimantes à jet d'encre. Cependant, le temps de commutation ne peut pas être contrôlé de manière adéquate avec la génération actuelle de films minces piézoélectriques. S'il est possible de réaliser une commutation à grande vitesse, une expansion vers des applications industrielles et le développement de produits plus performants peuvent être attendus.
Par conséquent, en utilisant le rayonnement synchrotron à haute luminosité de l'installation de rayonnement synchrotron à grande échelle du Japon SPring-8, ce groupe de recherche a étudié les changements structurels du nanodomaine qui se produisent lorsqu'un champ électrique est appliqué à grande vitesse à un film mince ferroélectrique, qui est un type de piézoélectrique. Par conséquent, le groupe a réussi à confirmer pour la première fois au monde que l'orientation cristalline du nanodomaine de ce film mince change en un temps de 2/10 millionièmes de seconde, ou 200 nanosecondes (200 ns).
Ce résultat, qui a montré la possibilité de contrôler des couches minces piézoélectriques à l'ordre de la nanoseconde de 200ns, apportera une contribution majeure au développement de produits de haute performance en réalisant des vitesses plus élevées dans les MEMS en utilisant des films minces piézoélectriques. A titre d'exemples, dans les imprimantes à jet d'encre, atteindre des vitesses de traitement plus élevées dans les MEMS, qui contrôlent le revêtement d'encre, permettra une impression fine avec une plus petite quantité d'encre que la technologie conventionnelle, et dans les moteurs automobiles, On peut s'attendre à ce que des vitesses MEMS plus élevées contribuent à une meilleure économie de carburant et à une réduction des gaz d'échappement en appliquant des structures à nanodomaine aux pièces en céramique qui contrôlent l'efficacité de l'utilisation du carburant.
Cet ouvrage a été publié le 4 novembre dans Lettres de physique appliquée et a également été récemment sélectionné comme article remarquable dans le Journal virtuel de la science et de la technologie à l'échelle nanométrique .
