Unas membranas ultrafinas de diamante generan voltaje al doblarse

Investigadores de la Universidad de Hong Kong han demostrado que unas membranas ultrafinas y flexibles de diamante policristalino producen un voltaje medible al doblarse. El resultado, reproducible, refuta la suposición centenaria de que el diamante no es piezoeléctrico, es decir, que no puede transformar una deformación mecánica en una respuesta eléctrica.

El equipo consiguió hacer flexible el diamante, normalmente rígido, separando de un sustrato membranas de apenas unos micrómetros de grosor. En experimentos controlados, el voltaje apareció de forma constante al doblarlas repetidamente. Los investigadores realizaron pruebas para detectar interferencias ambientales y triboelectricidad, la carga que puede surgir cuando las superficies se tocan o rozan, lo que reforzó la evidencia de que la señal procedía de la propia membrana. Una membrana de unos 5 micrómetros de grosor generó aproximadamente 70 milivoltios con una deformación por flexión del 1,4 %, y las muestras también mantuvieron su respuesta durante más de 7.000 ciclos con una deformación menor.

Los cálculos sugieren que el efecto procede de la asimetría en los límites de grano, donde se unen los numerosos cristales diminutos de diamante de la membrana. La flexión modifica la distribución de la carga eléctrica alrededor de esos límites y crea una diferencia de potencial a través del material.

La respuesta eléctrica es pequeña, y los diamantes comunes no pueden sustituir a las baterías. Los dispositivos prácticos requerirán más trabajo en eficiencia, fabricación e integración. Aun así, la durabilidad, la estabilidad química y la biocompatibilidad del diamante podrían hacer que estas membranas resulten útiles para futuros sensores autoalimentados, captadores de energía en miniatura o dispositivos implantables que obtengan señales o pequeñas cantidades de energía del movimiento.