Dominios:
Ahora si recordamos, debido a las diferentes posibles direcciones de polarización, podemos tener diferentes dominios, que podran formar estructutras complejas. Para poderlos ver podemos recurrir a diferentes técnicas.
Lo primero que llama la atención y que denota rápidamente la existencia de los dominios es o son los ciclos de histéresis de la Polarización que muestra el material, como se puede observar en las siguientes gráficas:
En estas gráficas, se pueden observar como cambia su comportamiento el material entorno a la temperatura de Curie, de forma que inicialmente no tenemos histéresis, pero una vez realizada la transición de fase, ya tenemos claramente un ciclo de histéresis. Las figuras tan curiosas que tenemos aquí, han sido objeto de mucha investigación.
Estos ciclos de histéresis, como podemos ver , no son los típicos a los que estamos acostumbrados. Esto denota, no solo la existencia de los dominios sino el hecho de que los dominios no van a ser simples. Esto es, hay algo diferente a la estructura de dominios que cabría esperar por ejemplo en un ferromagnético. Lo que se debe a situaciones de metaestabilidad comentados en exposiciones anteriores.
Según las condiciones del cristal se han llegado a visualizar cerca de la transición a 0 ºC un cuádruple ciclo de histéresis.
Una vez visto esto, lo interesante, seria poder ver los dominios directamente. Lo más simple es utilizar un microscopio con luz polarizada, que revelaría las diferentes regiones:
Si nos fijamos en el punto que tenemos señalado, la forma de los dominios ahí, es como se indica en la gráfica:
Por otro lado, también se pueden obtener imágenes de los dominios con el microscopio electrónico:
En esta fotografía se pueden observar diferentes dominios y la dirección de los mismos. Y en la siguientes se puede observar también estos dominios en una micrografías realizada con un microscopio electrónico de barrido, para diferentes aumentos.
En la siguiente micrografía también se puede
observar lo mismo:
Observese, que esta distribución tan
característica en la que los dominios están orientados entre si 90º, se debe
precisamente a la posibilidad de polarizarse en seis direcciones diferentes.
En la siguiente se puede observar diferentes dominios a medida que la temperatura cambia entorno a la temperatura de Curie.
Como podemos imaginarnos, esta distribución de
dominios, corresponden a configuraciones en los que se hace mínima la energía,
configuraciones en las que el sistema se encuentra mejor acomodado.
Para dejar esta idea más clara, podemos observar que en el caso anterior estructuras de dominio que son en forma de aguja. Esas estructuras se pueden explicar fácilmente a partir de unas pocas consideraciones:
-La energía almacenada en la pared de los dominios se puede descomponer en dos partes fundamentalmente:
1ª) Parte dipolar: Debido al cambio de polarización de -Ps a Ps tenemos que:
Donde W es el espesor de la pared.
2ª) Parte elástica: Debido al cambio de deformación, tememos que:
Por tanto, tiene que haber un equilibrio entre ambas dependencias de forma que: La energía en la pared sea mínima. Por lo que conviene que el cambio de esfuerzo suceda abruptamente.
Esto quiere decir que W
va a ser del orden de muy pocos espaciados reticulares.
Los dominios al aplicar un campo E crecen en las superficies y se expanden hacia el interior, de forma que crecen en la dirección del campo, y no en la dirección perpendicular a ellos, debido a la deformación que sufre el cristal al polarizarse, ya que crecer de otra forma es energéticamente más costoso.
Recordemos que el cristal crece, en volumen, en la dirección de polarización y decrece en las direcciones perpendiculares a esta, por tanto, una celda al polarizarse, va a interaccionar mas fuertemente con la celda continua en la dirección de polarización, esto es, en la dirección en la que esta crece, que con una celda paralela que no se encuentre en dicha dirección.
Como podemos ver en esta otra figura, podemos observar diferentes direcciones de polarización en la fase Ortorrómbica, en la que se empleado una técnica de ataque químico.
También se han observado dominios antiparalelos, como se ven en las fotos:
Ahora, si tenemos claro que la transición de fase es de primer orden, cabria esperar un incremento del calor especifico en cada transición, de esa forma, al medir se obtienen valores como los que siguen:
Donde se pueden observar claramente las transiciones de fase. Obsérvese que los autores de las gráficas encuentran resultados diferentes. Como podemos ver en la siguiente tabla, tenemos calores latentes en las transiciones:
Lo que es un indicativo más de las
transiciones de primer orden.
Finalmente, podemos decir que el TB, presenta otro tipo de propiedades típicas, como la piroeléctricidad, piezoeléctricidad, propiedades ópticas características, entre otras como la dependencia de la polarización con el campo E aplicado, así por ejemplo en la siguiente gráfica podemos ver como varia el campo coercitivo con la temperatura:
Además podríamos incluir gráficas de medidas
realizadas por diferentes autores como las siguientes, que nos hablan de otras propiedades
del material de las que ya no hablaremos:
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