Ferro-elektrische materialen met een hoge foto-elektrische, piëzo-elektrische en diëlektrische respons worden veel toegepast in industriële producten, zoals omvormers, condensatoren en geheugenapparaten. Echter, als de ontwikkeling van technologie, miniaturisatie, integratie en flexibiliteit zijn van groot belang, waaraan nauwelijks kon worden voldaan door traditionele bulk ferro-elektrische materialen. Vandaar, ferro-elektrische domeinwanden op nanoschaal (DW's), met recent gevonden dramatische mechanische, elektrisch, optische en magnetische eigenschappen naast ferro-elektrische domeinen, een hot item geworden.

Ondanks de intrigerende eigenschappen die ferro-elektrische domeinmuren hebben, om ze in gebruik te nemen is een beter begrip van de DW-dynamiek en het ontwikkelen van benaderingen voor DW-manipulatie dringend nodig. Het is bekend dat externe prikkels, zoals elektrisch veld, mechanische belasting en temperaturen kunnen de morfologie en stabiliteit van DW beïnvloeden. DW-beweging kan ook worden beïnvloed door traagheidseigenschappen van het monster en intrinsieke kenmerken van DW's. Echter, de impact van gebonden kosten, wat een van de belangrijkste kenmerken van DW's is, wordt voornamelijk theoretisch bestudeerd.

In een nieuw onderzoeksartikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers aan de Nanjing University in Nanjing, China, Rutgers University in New Jersey, VS en aan de Chinese Academie van Wetenschappen in Shenzhen, China biedt direct experimenteel inzicht in de DW-dynamiek van verschillend geladen DW's onder elektrische velden. Via atoomkrachtmicroscopie is gevonden dat de mobiliteit van verschillend geladen DW's in bismutferrietfilms varieert met het elektrische veld.

Bij lagere spanningen, kop-tot-staart DW's zijn mobieler dan andere DW's, terwijl onder hogere spanningen, staart-aan-staart DW's worden actief en hebben een relatief lange gemiddelde lengte. Dit wordt toegeschreven aan de hoge nucleatie-energie en relatief lage groei-energie voor geladen DW's. Op basis van deze resultaten, onderzoekers ontwierpen een tweestaps-poling-aanpak. Ze polariseren ferro-elektrische dunne films met lagere en hogere elektrische velden door het oppervlak van het monster te scannen met de atoomkrachtmicroscopiepunt. Arrays van goed uitgelijnde streep-aan-staart DW's worden met succes geproduceerd als geleidende paden, terwijl de oriëntatie van DW's kan worden gewijzigd door de scanrichting van de punt te variëren. Op deze manier, ze bereikten de georiënteerde groei en configuratiecontrole van ferro-elektrische DW's.

"Ons werk onthult de opmerkelijke impact van ladingsaccumulatie rond DW's op DW-mobiliteit, het verstrekken van een generaliseerbare benadering voor DW dynamische studies in ferromaterialen. De hier voorgestelde methodologie voor de geavanceerde afstembaarheid van geleidende DW's boekt aanzienlijke vooruitgang in de richting van hun toepassingen in functionele nano-apparaten, " zij beweren.