Aktivierung nanoskaliger Flexoelektrizität – Kationendiffusion bei hohen Temperaturen
Der Forscher Leopoldo Molina-Luna (TU Darmstadt) erhielt vor kurzem eines der begehrten ERC (European Research Council) starting grants für das Thema “FOXON – Functionality of Oxide based devices under Electric-field: Towards Atomic-resolution Operando Nanoscopy”.
Wir gratulieren Dir und Deinen Mitarbeitern herzlich!
Molina-Luna veröffentlichte Ergebnisse seiner In-situ-TEM-Experimente mit dem Titel „Aktivierung nanoskaliger Flexoelektrizität durch Veränderung der Kationendiffusion bei hohen Temperaturen“ im hoch angesehenen Journal Nature Communications.
Wichtige Teile der Forschung basieren auf In-situ-Biasing- und Heiz-Experimenten mit einem Lightning D9+ von DENSsolutions. Wir haben uns erlaubt, den Abstract aus dem frei zugänglichen Beitrag aus Nature Communications (2018)9:4445, DOI: 10.1038/s41467-018-06959-8, zu übersetzen.
Abstract
Autoren: Leopoldo Molina-Luna, Shuai Wang, Yevheni Pivak, Alexander Zintler, Hector H. Perez-Garza, Ronald G. Spruit, Qiang Xu, Min Yi, Bai-Xiang Xu, Matias Acosta.
Unter einem Verformungsgradienten zeigt jedes Dielektrikum Flexoelektrizität. In diesem Fall wurden 0,75 Natriumbismuttitanat – 0,25 Strontiumtitanat (NBT-25ST) Core-Shell-Nanopartikel über eine festkörperchemische Reaktion in situ in einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) dargestellt und domänenartige Nanoregionen (DLNRs) bis zu einer ungewöhnlich hohen Temperatur von 800 °C beobachtet. Die Autoren führen dieses ungewöhnliche Verhalten/Phänomen auf einen chemisch induzierten Verformungsgradienten innerhalb der einzelnen Core-Shell-Nanopartikel zurück. Der Verformungsgradient entsteht durch Kontrolle der Diffusion der Strontiumkationen. Durch die Kombination von In-situ-Biasing und -Heizen im TEM mittels des Lightning Probenhalters D9+ von DENSsolutions und Phasenfeld-Simulationen wurde der resultierende Verformungsgradient sowie die lokale Polarisationsverteilung innerhalb eines einzelnen Nanopartikels analysiert.
Die Ergebnisse bestätigen einen lokalen Bruch der Symmetrie, welcher durch einen Verformungsgradienten (Flexoelektrizität) verursacht wird.
Dieser wiederum ist auf eine schaltbare Polarisation zurückzuführen, welche über den konventionellen Temperaturbereich für existierende polare Materialien hinaus auftritt.
Die Autoren konnten somit zeigen, dass polare Materialien durch Flexoelektrizität bei sehr hohen Temperaturen durch Anpassung der Kationendiffusion zugänglich sind.
