Von der Medizin bis zur Raumfahrt sind Metalle und Legierungen mit "Formgedächtnis" nützlich und begehrt. Doch ihre mechanische Erinnerungsfähigkeit erkaufen sie mit einer Reihe von Nachteilen, besonders ihrer Neigung, an der Luft zu oxidieren und dadurch ihre gewünschten Eigenschaften zu verlieren. Ein internationales Forscherteam um Jinxing Zhang von der Universität Peking hat nun ein Formgedächtnis-Material entwickelt, dem das nicht passiert – es ist nämlich bereits ein Oxid.

Die verschiedenen Formgedächtnis-Effekte basieren alle darauf, dass ein Material zwischen mehreren Phasen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen wechseln kann und so zum Beispiel eine Formänderung durch Erwärmen rückgängig gemacht werden kann. Das Material Bismutferrit, ein Oxid mit der Summenformel BiFeO₃ (BFO), bildet drei stabile Kristallstrukturen – eine tetragonale, eine rhomboedrische und eine orthorhombische. Bringt man eine dünne Schicht des Materials auf eine Unterlage mit kleineren Abständen zwischen den Atomen auf, stabilisiert die mechanische Spannung eine Mischung aus tetragonalem und rhomboedrischen BFO.

Verformt man diese, entlädt sich die Spannung, und der gesamte dünne Film wandelt sich in die rhomboedrische Kristallstruktur um. Hitze und ein angelegtes elektrisches Feld verursachen anschließend einen Übergang zur reinen tetragonalen Phase, durch den die dünne Schicht wieder ihre vorherige Form einnimmt. Ein weiteres elektrisches Feld stellt die ursprüngliche Phasenmischung wieder her, und der Zyklus kann von Neuem beginnen. Neben den klassischen Anwendungen für derartige Materialien lässt sich BFO leicht in elektronische Schaltkreise einbauen, so dass mit dem Oxid ganz neue Anwendungen möglich werden könnten.