In questo lavoro realizzato in collaborazione tra i ricercatori di CNR-ISM, CNR-ISSMC e Dipartimento di Fisica di UFSCar (Sao Carlos, Brasile), e pubblicato su Physical Review B, si presentano nuove informazioni microscopiche sulle vacanze di O (VO) e i loro effetti in BaTiO₃ e simili perovskiti ferroelettriche.
Questo tipo di materiali è ampiamente usato in capacitori multistrato e altri dispositivi, e le VO giocano un ruolo importante nella degradazione delle loro proprietà. Possono essere introdotte durante la deposizione degli elettrodi metallici in atmsofera riducente oppure addirittura formarsi in condizioni di lavoro con forti campi elettrici, per poi accumularsi agli elettrodi e causare il guasto el dispositivo.
Pur essendo importanti, le VO sono di difficile osservazione, per la mancanza di dipolo elettrico e piccolo numero atomico di O, ma possiedono dipolo elastico, che può dar luogo a rilassamento anelastico. Misurando il modulo elastico complesso in funzione di temperatura e frequenza, si trovano picchi nell'assorbimento acustico alle temperature a cui le frequenze medie di salto delle VO si avvicinano alla frequenza di misura, trovando così che, oltre ai salti di VO isolate, ci sono riorientazioni più lente di coppie di VO. Ogni VO droga due elettroni mobili come Ti³⁺ itineranti, che aumentano la conducibilità e deprimono la temperatura di Curie, ma misure indipendenti di XPS mostrano l'aggregazione lineare delle VO è accompagnata dalla parziale trasformazione di Ti³⁺ in Ti²⁺, che sono due elettroni intrappolati sul Ti⁴⁺ della coppia VO-Ti-VO. Quindi, la formazione di coppie di VO dimezza il drogaggio di elettroni mobili, e l'aggregazione delle VO dopo raffreddamento da alta temperatura comporta un aumento della Tc durante l'aging nella fase ferroelettrica. D'altra parte, una decrescita di Tc su una più lunga scala temporale, è interpretato in termini di migrazione di VO, che hanno una minor energia in forma isolata alle pareti fra domini ferroelettrici che come coppie entro i domini.