أغشية ألماس فائقة الرقة تولّد جهداً كهربائياً عند ثنيها

أظهر باحثون في جامعة هونغ كونغ أن أغشية فائقة الرقة ومرنة مصنوعة من ألماس متعدد البلورات تنتج جهداً كهربائياً قابلاً للقياس عند ثنيها. وتدحض هذه النتيجة القابلة للتكرار افتراضاً عمره قرن بأن الألماس لا يتمتع بخاصية الكهروضغطية، أي إنه لا يستطيع تحويل التشوه الميكانيكي إلى استجابة كهربائية.

وجعل الفريق الألماس، الذي يكون صلباً عادة، مرناً بفصل أغشية لا يتجاوز سمكها بضعة ميكرومترات عن ركيزة. وفي تجارب مضبوطة، ظهر الجهد الكهربائي باستمرار أثناء الثني المتكرر. واختبر الباحثون تأثير التداخلات البيئية والكهرباء الاحتكاكية، وهي الشحنة التي قد تنشأ عند تلامس الأسطح أو احتكاكها، ما عزز الأدلة على أن الإشارة صادرة من الغشاء نفسه. وولّد غشاء يبلغ سمكه نحو 5 ميكرومترات قرابة 70 ملي فولت عند انفعال انحناء نسبته 1.4%، كما حافظت العينات على استجابة خلال أكثر من 7,000 دورة عند انفعال أقل.

وتشير الحسابات إلى أن التأثير ينشأ من عدم التناظر عند حدود الحبيبات، حيث تلتقي بلورات الألماس الصغيرة الكثيرة التي يتكون منها الغشاء. ويغير الثني توزيع الشحنة الكهربائية حول تلك الحدود، مولداً فرق جهد عبر المادة.

والخرج الكهربائي صغير، ولا يمكن للألماس العادي أن يحل محل البطاريات. وستتطلب الأجهزة العملية مزيداً من العمل على الكفاءة والتصنيع والدمج. ومع ذلك، قد تجعل متانة الألماس واستقراره الكيميائي وتوافقه الحيوي هذه الأغشية مفيدة مستقبلاً في مستشعرات تعمل بطاقة ذاتية، أو أجهزة مصغرة لحصاد الطاقة، أو أجهزة قابلة للزرع تستمد إشارات أو كميات ضئيلة من الطاقة من الحركة.