Une équipe de recherche de l’Université Flinders a réalisé des progrès dans l’étude de l’effet photostrictif, développant un matériau de film multiferroïque sans contrainte présentant une réponse significative sous lumière visible.

L’effet photostrictif convertit directement l’énergie des photons en mouvement mécanique ; découvert dans les années 1960, il a été étudié dans divers matériaux. Le maître de conférences senior en physique, le Dr Pankaj Sharma, a indiqué : « Les ferroélectriques montrent un bon potentiel, mais sont principalement limités aux ultraviolets, et les films épitaxiaux sont contraints par le substrat. » L’équipe de recherche a préparé des films nanostructurés en oxyde de fer et de bismuth par un procédé de pyrolyse par pulvérisation, présentant une déformation photostrictive record sous irradiation de lumière visible.

Ce film ferroélectrique sans contrainte utilise un matériau multiferroïque en oxyde de fer et de bismuth, avec une structure pérovskite et des caractéristiques ferroélectriques à température ambiante. Le chercheur postdoctoral, le Dr Haoze Zhang, a déclaré : « Ces matériaux peuvent poser les bases pour des actionneurs photocontrôlés, des capteurs sans fil et des systèmes optomécaniques auto-alimentés. » Le réseau dense de parois de domaines dans les films nanocristallins sépare efficacement les porteurs photogénérés sous illumination, permettant aux nanocristaux de se déplacer plus librement et de produire une forte réponse électromécanique.

L’étude montre que l’effet photostrictif de ce film ferroélectrique sans contrainte est cinq fois supérieur à celui des matériaux massifs, avec des performances comparables aux pérovskites halogénées avancées, tout en évitant les problèmes de stabilité et de toxicité. En ajustant la longueur d’onde et l’intensité de la lumière, les chercheurs ont réalisé un contrôle précis des propriétés piézoélectriques et ferroélectriques du matériau. Le Dr Sharma a souligné : « La lumière peut contrôler précisément la structure interne et la réponse électronique de ces films, préfigurant que les futurs micro-dispositifs pourraient être entièrement pilotés par la lumière. »