Membran berlian ultratipis menghasilkan tegangan saat ditekuk

Para peneliti di Universitas Hong Kong menunjukkan bahwa membran ultratipis dan lentur yang terbuat dari berlian polikristalin menghasilkan tegangan yang dapat diukur ketika ditekuk. Hasil yang dapat diulang ini mematahkan asumsi berusia seabad bahwa berlian tidak bersifat piezoelektrik, yakni tidak dapat mengubah deformasi mekanis menjadi respons listrik.

Tim tersebut membuat berlian yang biasanya kaku menjadi lentur dengan memisahkan membran setebal hanya beberapa mikrometer dari substrat. Dalam eksperimen terkontrol, tegangan muncul secara konsisten selama pembengkokan berulang. Para peneliti menguji kemungkinan gangguan lingkungan dan triboelektrisitas, yaitu muatan yang dapat muncul ketika permukaan bersentuhan atau bergesekan, sehingga memperkuat bukti bahwa sinyal berasal dari membran itu sendiri. Satu membran setebal sekitar 5 mikrometer menghasilkan sekitar 70 milivolt pada regangan pembengkokan 1,4%, sementara sampel juga mempertahankan respons selama lebih dari 7.000 siklus pada regangan yang lebih rendah.

Perhitungan mengindikasikan bahwa efek tersebut berasal dari asimetri pada batas butir, tempat banyak kristal berlian kecil dalam membran saling bertemu. Pembengkokan mengubah distribusi muatan listrik di sekitar batas tersebut, sehingga menciptakan beda potensial pada material.

Keluaran listriknya kecil, dan berlian biasa tidak dapat menggantikan baterai. Perangkat praktis akan memerlukan pengembangan lebih lanjut dalam hal efisiensi, produksi, dan integrasi. Meski demikian, daya tahan, kestabilan kimia, dan biokompatibilitas berlian dapat menjadikan membran ini berguna untuk sensor masa depan dengan sumber daya mandiri, pemanen energi mini, atau perangkat implan yang memperoleh sinyal atau sedikit daya dari gerakan.