Alguns cristalls canvien la seva duresa en girar-los

El Grup de Nanofísica d'Òxids de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), encapçalat pel professor ICREA Gustau Catalán, ha publicat recentment a Advanced Materials els darrers descobriments de la seva línia d'investigació sobre flexoelectricitat. L’estudiant de doctorat Kumara Cordero-Edwards és la primera autora d'aquest treball que s'ha realitzat amb la col·laboració de l’investigador del Departament de Física de la UAB, Jordi Sort. L'article, destacat en el frontispici de l'últim número de la revista, mostra com la resistència a indentacions dels cristalls polars pot ser manipulada de tal manera que sigui més fàcil o més difícil deixar una marca des d'una direcció determinada.

Això succeeix perquè, en aquests materials (anomenats piezoelèctrics), les deformacions per pressió generen electricitat. Part de la polarització elèctrica és deguda a la deformació, un fenomen conegut com a piezoelectricitat. Però també es genera electricitat a causa del gradient de deformació, que es coneix com flexoelectricitat. Si les dues polaritzacions (piezoelèctrica i flexoelèctrica) són paral·leles, la polarització total serà molt forta. Això comporta un major cost energètic i, per tant, més dificultat per deixar una marca. Però si donem la volta al material, l'eix piezoelèctric (i per tant el signe de la polarització) serà oposat a l'efecte flexoelèctric, fent que la polarització total sigui més feble. Per tant, serà més fàcil fer una indentació al material.

Però les conclusions dels investigadors de l'ICN2 no es van acabar aquí. En el cas d'un subconjunt particular de materials piezoelèctrics, els ferroelèctrics, no cal girar físicament el material a l'inrevés. És possible aconseguir el mateix efecte simplement aplicant un voltatge extern per invertir el seu eix polar.

Aquests efectes es van observar no només per a les indentacions i/o perforacions fortes, sinó també per a les pressions no destructives més suaus realitzades per la punta d'un microscopi de força atòmica. A més de les aplicacions potencials en revestiments intel·ligents amb resistència selectiva, aquests efectes podrien ser utilitzats en el futur com a mètode per llegir memòries ferroelèctriques simplement pressionant-les.