V naší nedávné práci jsme se zaměřili na dlouho nevyřešenou otázku ve výzkumu feroelektrik: původ neobvyklých klikatých a pyramidálních doménových struktur v multiferroickém materiálu BiFeO₃. Tyto složité obrazce byly experimentálně pozorovány po řadu let, avšak jejich fyzikální příčina zůstávala nejasná. Pomocí počítačových simulací v rámci Landau–Ginzburg–Devonshireova modelu jsme ukázali, že mohou přirozeně vznikat, pokud jsou v krystalu homogenně rozloženy defektní náboje. Systém tyto náboje kompenzuje tvorbou pyramidových domén, v nichž se polarizace stáčí tak, aby se snížila celková energie. Naše simulace vykazují výbornou shodu s pozorováním krystalů BiFeO₃ pomocí transmisní elektronové mikroskopie, provedeným kolegy z University of Warwick, což silně podporuje náš model. Tento poznatek může mít i praktický význam. Pyramidální domény jsou vysoce pravidelné a samouspořádané s periodicitou v oblasti několika desítek nanometrů, což je atraktivní pro aplikace vyžadující přesné uspořádání, například v optice či u zařízení založených na topologických defektech.
a) 3D vizualizace povrchu doménové stěny. b) Feroelektrická polarizace zobrazená v rovině (-110). c) Vzdálenost doménové stěny od středu nabité vrstvy měřená podél směru [111]. d) Odchylka polarizace od osy pyramidy. Polarizace je promítnuta do dvou vybraných rovin, barva označuje složku polarizace kolmou ke směru [111]. Červená: kladná, modrá: záporná, bílá: bez odchylky.
Kontaktní osoba: Pavel Márton