Controlled formation of non-equilibrium crystal structures is one of the most important challenges in crystal growth. Catalytically grown nanowires are ideal systems for studying the fundamental physics of phase selection, and could lead to new electronic applications based on the engineering of crystal phases. Here we image gallium arsenide (GaAs) nanowires during growth as they switch between phases as a result of varying growth conditions. We find clear differences between the growth dynamics of the phases, including differences in interface morphology, step flow and catalyst geometry. We explain these differences, and the phase selection, using a model that relates the catalyst volume, the contact angle at the trijunction (the point at which solid, liquid and vapour meet) and the nucleation site of each new layer of GaAs. This model allows us to predict the conditions under which each phase should be observed, and use these predictions to design GaAs heterostructures. These results could apply to phase selection in other nanowire systems.

Lead‐based piezoceramics are the dominant materials used in electronic devices, despite the known toxicity of lead. Developing safer piezoelectric materials has inspired the pursuit of lead‐free piezoceramics, however some challenges remain in accessing these materials reproducibly. Here we demonstrate a simple and robust method for synthesis of the lead‐free piezoceramic material, potassium sodium niobate (KxNa1‐xNbO3, KNN) via an aqueous route. Stochiometric KNN (K0.5Na0.5NbO3) was prepared, by combining alkali‐nitrate salts (NaNO3 and KNO3) with the hexaniobate ([HxNb6O19]8‐x, Nb6) species in water, followed by heating at elevated temperatures for at least one hour. Ex situ heating of the amorphous alkali‐Nb6 precursor reveals stoichiometric control and phase uniformity are possible in making KNN, versus a solid‐state route. In situ heating in a transmission electron microscope (TEM), with selected area electron diffraction (SAED), facilitates monitoring the real‐time transformation of the amorphous alkali‐Nb6 precursor, to yield monoclinic KNN, in agreement with ex situ results. Therefore, an aqueous route via hexaniobate is an attractive alternative approach for developing lead‐free piezoceramic materials.