Jonathan Ordóñez Pimentel defensa la seva tesi sobre acoblament llum-matèria en materials ferroelèctrics

El control òptic de les propietats ferroelèctriques té un creixent interès com a alternativa viable al control convencional mitjançant camps elèctrics. El major inconvenient per a aconseguir un control òptic efectiu i reversible de la configuració de dominis ferroelèctrics radica en el fet que els ferroelèctrics convencionals tenen un alt gap de banda. Recerques recents han reportat una nova manera de controlar òpticament la polarització elèctrica i les seves propietats relacionades mitjançant l'ús de llum visible. En particular, s'ha arribat a aconseguir un moviment local de les parets de domini induït per la llum, els efectes de la qual van mostrar que la fotorrespuesta a escala local i macroscòpica és independent de la longitud d'ona en l'espectre visible. Aquest nou fenomen d'acoblament llum-matèria té una resposta temporal no menyspreable i no es va observar cap llindar de potència de llum. Tals característiques s'han observat a través de la deformació fotoinducida i canvis en la permitividad dielèctrica amb llum. A més, les evidències experimentals suggereixen que el fenomen activat per la llum sembla estar correlacionat amb l'existència d'interfícies ferroelèctriques atípiques, conegudes com a parets de dominis carregades, la característica principal dels quals és albergar càrrega lliure i lligada. Sens dubte, aquest fenomen ofereix noves possibilitats d'aplicacions tecnològiques encara inexplorades.

Aquesta tesi es centra en superar algunes qüestions que queden per resoldre en relació amb aquest fenomen activat per la llum. Això és, Quin és l'origen físic de la resposta foto-ferroelèctrica? És factible l'extensió d'aquest fenomen a materials policristalins? Existeixen altres propietats físiques diferents a les ja controlades que es puguin modificar amb llum? Per a respondre a aquestes preguntes, la tesi es divideix en dues parts: una teòrica i una altra experimental. En la primera part, es desenvolupa un model fenomenològic que descriu la fotoresposta induïda per la llum visible, asumint que la llum visible modifica la compensació de la paret dels dominis carregats produint un canvi en els camps elèctrics interns del sistema, la qual cosa desencadena el moviment de les parets de domini. Com a resultat, es produeix un reordenament de l'estructura del domini, la qual cosa condueix a una variació de la polarització macroscòpica i, en conseqüència, de les propietats relacionades amb aquesta. Quant a l'extensió cap a materials policristalins, en la tesi es demostra amb èxit que la fotoresposta és observable en policristals mitjançant el control òptic de la deformació fotoinduida. A més, es prova la hipòtesi que l'existència de parets de domini carregades és un requisit perquè es manifesti la fotoresposta. Finalment, la tesi reporta, per primera vegada, que la resposta mecànica d'una ceràmica ferroelèctrica pot ser modulada per llum visible, destacant el paper de les parets de domini carregades.

Des d'una perspectiva més àmplia, aquest treball contribueix a ampliar els coneixements fonamentals basats en l'acoblament entre llum visible i materials ferroelèctrics, obrint noves oportunitats per a accelerar el desenvolupament d'una nova generació de dispositius fotocontrolats.