"Nuevas aproximaciones al estudio de la dinámica de la relajación dieléctrica en ferroeléctricos ordinarios y relajadores de Rafael Levit Valenzuela

Los materiales ferroeléctricos presentan propiedades funcionales muy interesantes desde el punto de vista tecnológico. En consecuencia, han potenciado la creación de innumerables dispositivos con un amplio rango de aplicaciones. Sin embargo, en estos materiales aún existen fenómenos físicos intrigantes que representan un desafío para la física del estado sólido. En particular, la comprensión de la correlación entre microestructura y propiedades funcionales, así como la dinámica de relajación desde las altas temperaturas de sinterización hasta las temperaturas de trabajo representan dos de los mayores retos. Debido a esto, y a la repercusión que puede tener cualquier mejora de sus propiedades funcionales, los ferroeléctricos siguen siendo objeto de innumerables estudios.

En este sentido, esta tesis se centra en el estudio de la dinámica de relajación dieléctrica en materiales ferroeléctricos ordinarios y relajadores. Durante décadas se ha usado la ecuación fenomenológica de Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) para parametrizar la dinámica de relajación dieléctrica en sistemas ferroeléctricos sin que exista una descripción microscópica bien fundamentada que justifique la prevalencia de esta relación empírica sobre otras. Precisamente, el uso de diferentes parametrizaciones y la demostración de que no existe ningún criterio estadístico que haga prevalecer una sobre otras es uno de los resultados de esta tesis. Se evidencia el carácter dinámico de la relajación dieléctrica observada a bajas temperaturas en ferroeléctricos ordinarios y se refutan hipótesis anteriores relacionadas con cambios estructurales o de configuración de dominios.

Debido a que diferentes parametrizaciones se basan en fenómenos físicos diferentes, resulta imposible elegir una parametrización sin incurrir, a priori, en suposiciones respecto al origen del fenómeno. Esta conclusión justifica el uso de una nueva metodología libre de modelos fenomenológicos, basada únicamente en el procesado directo de los datos experimentales. Como resultados de su implementación, se han podido determinar la existencia de cambios en la respuesta dinámica, así como las temperaturas de ruptura dinámica, si éstas existen. Además, como novedad en el estudio de las relajaciones dieléctricas de los materiales ferroeléctricos, se ha introducido un nuevo parámetro asociado con el orden composicional de dichos sistemas. De hecho, la introducción de este nuevo parámetro y su relación con la entropía configuracional de los sistemas estudiados es otro de los resultados presentes en este trabajo.

Por último, se propone una ecuación de parametrización generalizada, basada en el modelo de Adam-Gibbs y en el índice de Grüneisen. La principal ventaja de esta nueva ecuación radica en el uso de sólo dos parámetros de ajuste para estudiar la dinámica de relajación, equiparándose a la conocida ecuación de Arrhenius. Gracias a la universalidad de la metodología propuesta y a la nueva parametrización, las conclusiones que se derivan del trabajo presentado en este compendio puede servir de base para el estudio de fenómenos de relajación en otros sistemas ferroicos.