Het Japan Synchrotron Radiation Research Institute, Tokio Instituut voor Technologie, het Nationaal Instituut voor Materiaalkunde, en de Universiteit van Kyoto hebben voor het eerst ter wereld bevestigd dat het mogelijk is om in 200 nanoseconden met ultrahoge snelheid te schakelen met een nieuwe piëzo-elektrische dunne film met microgebieden die "nanodomeinen" worden genoemd. hogere snelheden bij bedrijfswisselingen (schakelen).

Piëzo-elektrische dunne films maken gebruik van de eigenschap van structurele verandering in reactie op elektrische signalen, en worden gebruikt als stroombron voor micro-apparaten (Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) in inkjetprinters. Echter, schakeltijd kan niet adequaat worden gecontroleerd met de huidige generatie piëzo-elektrische dunne films. Als het mogelijk is om snel schakelen te realiseren, uitbreiding naar industriële toepassingen en de ontwikkeling van producten met hogere prestaties kan worden verwacht.

Daarom, gebruikmakend van de synchrotronstraling met hoge helderheid van de grootschalige synchrotronstralingsfaciliteit SPring-8 in Japan, deze onderzoeksgroep onderzocht de structurele veranderingen in het nanodomein die optreden wanneer een elektrisch veld met hoge snelheid wordt toegepast op een ferro-elektrische dunne film, wat een type piëzo-elektrisch is. Als resultaat, de groep slaagde erin voor het eerst ter wereld te bevestigen dat de kristaloriëntatie van het nanodomein van deze dunne film verandert in een tijd van 2/10 miljoenste van een seconde, of 200 nanoseconden (200 ns).

Dit resultaat, die de mogelijkheid aantoonde om piëzo-elektrische dunne films te regelen in de orde van nanoseconden van 200ns, zal een belangrijke bijdrage leveren aan de ontwikkeling van hoogwaardige producten door hogere snelheden in MEMS te realiseren met behulp van piëzo-elektrische dunne films. Als voorbeelden, in inkjetprinters, bereiken van hogere behandelingssnelheden in MEMS, die de inktcoating regelen, maakt fijnafdrukken mogelijk met een kleinere hoeveelheid inkt dan de conventionele technologie, en in automotoren, Hogere MEMS-snelheden zullen naar verwachting bijdragen aan een lager brandstofverbruik en minder uitlaatgas door toepassing van nanodomeinstructuren op keramische onderdelen die het brandstofverbruik regelen.

Dit werk is op 4 november gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven en is ook onlangs geselecteerd als een opmerkelijke paper in de Virtueel tijdschrift voor wetenschap en technologie op nanoschaal .