Resumo

OLIVERA, R et al. Why ferroelectricity? synchrotron radiation and ab initio answers. Rev. mex. fis. [online]. 2007, vol.53, suppl.3, pp.113-117. ISSN 0035-001X.

Una pregunta histórica de la física del estado sólido está encontrando respuesta en nuestros tiempos: la explicación a nivel atómico del origen de la ferroelectricidad. Las ideas tradicionales sobre fenómenos ferroeléctricos se relacionan con el "ablandamiento" de los fonones en el origen de la zona de Brillouin y con funciones en forma de "W" para la energía libre de Landau. Las contribuciones experimentales (radiación sincrotrónica, neutrones) y teóricas (Cohen, Resta, Spaldin) de la última década han esclarecido aspectos del comportamiento atómico que conducen a la polarización espontánea en estructuras perovskitas y asociadas. Se presenta el trabajo desarrollado por nuestro grupo interdisciplinario. Se obtienen fases ferroeléctricas perovskitas y Aurivillius por diferentes métodos. Se investigan detalles finos de las estructuras cristalinas mediante radiación sincrotrónica en el Laboratorio de Radiación Sincrotrónica de Stanford. Las estructuras electronicas de las fases consideradas se caracterizan por métodos ab initio. Los experimentos de difraccion en alta resolución demuestran ruptura de simetría en un número de sistemas perovskita y Aurivillius. Se discute la relación estructura-simetría- polarización. Se presenta una explicación ab initio de la polarizacion ferroeléctrica en perovskitas. La energía del sistema se calcula mediante el codigo CASTEP bajo un funcional GGA. La optimización de la energía conduce a la ruptura de simetría cubica, con desplazamiento del catión Ti fuera del centro, vía una transformación Jahn-Teller de segundo orden. La estructura electrónica se investiga mediante el software BandLab, bajo un funcional LDA, con el método LMTO. La causa de la deformación de la perovskita es la degeneración de los orbitales Ti 3d z² y Ti 3d (x²+y²).

Palavras-chave : Ferroelectricidad; radiación sincrotrónica; cálculos ab initio.

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