Alliages nanocristallins

Nanocristaux pour ferroélectricité
Ferroélectricité
Le phénomène de la ferroélectricité a été découvert en 1921 grâce au sel de Rochelle. Le titanate de baryum (BaTiO3) est un matériau ferroélectrique utilisé dans la fabrication de ferroélectricité. Il existe plus de 250 matériaux qui présentent des propriétés ferroélectriques, notamment :Titanate de plomb, titanate de zirconate de plomb et titanate de zirconate de plomb et de lanthane. Les matériaux ferroélectriques ont un moment dipolaire permanent, comme leurs homologues ferromagnétiques. Cependant, dans les ferroélectriques, le moment dipolaire est électrique et non magnétique et peut donc être orienté à l'aide de champs électriques plutôt que magnétiques pour permettre le stockage d'informations électriquement numériques dans des films minces ferroélectriques.
Applications des matériaux ferroélectriques
Les matériaux ferroélectriques sont utilisés dans la fabrication de condensateurs, de mémoires non volatiles, de piézoélectriques pour l'imagerie par ultrasons et d'actionneurs, les matériaux électro-optiques pour les applications de stockage de données, les thermistances, les commutateurs appelés transchargeurs ou transpolariseurs, les oscillateurs et filtres, les déflecteurs de lumière, les modulateurs et présentoirs.
Métaux nanostructurés
Les métaux nanostructurés présentent des propriétés intéressantes et utiles en raison de leur échelle de longueur structurelle extrêmement fine. Malheureusement, le contrôle de la taille des grains dans le régime nanocristallin s'est avéré difficile car ces matériaux représentent un état classique loin de l'équilibre, contenant une grande fraction volumique d'interfaces à haute énergie. L'alliage présente une opportunité de réduire la pénalité énergétique associée à la formation de nanostructures.
GeTe est un ferroélectrique semi-conducteur et BaTiO3 est un oxyde ferroélectrique typique. Des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'Université de Californie à Berkeley ont étudié des cartes de distorsions ferroélectriques dans le tellurure de germanium et l'oxyde de titane et de baryum pour fabriquer des dispositifs de mémoire non volatile de nouvelle génération qui stockeraient des térabits de données par pouce carré.
Les chercheurs ont analysé l'ordre ferroélectrique dans des nanocristaux uniques de GeTe et de BaTiO3 en imageant directement les distorsions structurelles associées à la ferroélectricité.
Les mémoires non volatiles fabriquées à partir de ces nanocristaux ferroélectriques pourraient avoir des densités de stockage de données et être utilisées comme actionneurs piézoélectriques à l'échelle nanométrique et transducteurs dans les futurs dispositifs de nanosystèmes électromécaniques (NEMS).
Les résultats de l'étude indiquent que les déplacements atomiques locaux restent en grande partie linéairement ordonnés dans un seul domaine, conduisant à une polarisation électrique nette, ce qui signifie que les propriétés ferroélectriques utiles, y compris la commutation de polarisation et piézoélectricité, peut être maintenu jusqu'à la dimension de quelques nanomètres
Alliages nanocristallins pour la stabilité thermique
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont produit un nouvel alliage nanocristallin à base de tungstène stable au-dessus de 1000 °C. Les métaux nanocristallins sont beaucoup plus résistants que leurs homologues en vrac mais instables, car les grains des nanocristaux peuvent croître et fusionner à haute température lorsque le métal se ramollit.
Des chercheurs ont créé un alliage à base de tungstène et de titane contenant environ 20 % atomique de titane avec des grains de 20 nm de taille. Il a été stable pendant longtemps à des températures de recuit de 1100 °C et a conservé sa résistance exceptionnelle.
Il peut être utilisé dans des applications où une résistance élevée aux chocs est nécessaire, comme dans les machines industrielles ou dans les armures et pour fabriquer matériaux nanostructurés avec une résistance et une stabilité tout aussi bonnes, voire meilleures, et des propriétés supplémentaires souhaitables telles que la résistance à la corrosion.