В наши дни материаловедение и технологии материалов широко переплетаются с методами неразрушающего контроля. Одной из методик материаловедения является сканирующая зондовая микроскопия, позволяющая манипулировать объектами на наноразмерном уровне, исследовать поверхность наноструктур, получать их изображение с высоким, в том числе атомарным, разрешением. Для достижения такой высокой точности используются актюаторы точного позиционирования. Эти устройства для осуществления малых перемещений позволяют прецизионно манипулировать иглой микроскопа.
Наиболее часто используются пьезоэлектрические устройства точного позиционирования на основе керамики цирконата-титаната свинца или аналогичной. Использование пьезокерамики обусловлено ее высокими значениями пьезомодулей и коэффициента перехода электрической энергии в механическую. Но у пьезокерамики существует ряд серьезных недостатков, которые сильно ограничивают характеристики и возможности устройства. Пьезокерамика обладает большим сегнетоэлектрическим гистерезисом, нелинейной зависимостью деформации от приложенного электрического поля, запаздывающей реакцией при изменении этого поля. Из-за этого необходимо периодически проводить калибровку параметров сканеров. Температура Кюри пьезокерамики составляет 100…150 °C, поэтому невозможно использовать пьезокерамику при более высоких температурах.
Достойной заменой пьезокерамики могут служить монокристаллические сегнетоэлектрики, однако малые значения пьезомодулей не позволяют использовать монокристаллы широко. Преодолеть это ограничение можно, если создать в монокристаллической пластинке бидоменную структуру, как показано на рис. 1; при приложении электрического поля такая структура деформируется по биморфному принципу. Бидоменные пластины монокристаллического ниобата (LiNbO3) и танталата (LiTaO3) лития лишены недостатков пьезокерамики, имеют высокую температуру Кюри ≈1140 °C и ≈660 °С для ниобата и танталата лития соответственно, не имеют гистерезиса и крипа. Будучи оптическими, эти материалы могут применяться для юстировки квантовых резонаторов и в качестве волноводов с прецизионно изменяемой геометрией.