Membrane ultrasubțiri din diamant generează tensiune electrică atunci când sunt îndoite

Cercetătorii de la Universitatea din Hong Kong au arătat că membrane ultrasubțiri și flexibile din diamant policristalin produc o tensiune electrică măsurabilă atunci când sunt îndoite. Rezultatul reproductibil răstoarnă presupunerea veche de un secol potrivit căreia diamantul nu este piezoelectric, adică nu poate transforma deformarea mecanică într-un răspuns electric.

Echipa a făcut flexibil diamantul, în mod normal rigid, prin desprinderea de pe un substrat a unor membrane cu o grosime de doar câțiva micrometri. În experimente controlate, tensiunea electrică a apărut constant în timpul îndoirilor repetate. Cercetătorii au verificat posibilele interferențe din mediu și efectele triboelectricității — sarcina electrică ce poate apărea atunci când suprafețele se ating sau se freacă —, consolidând dovezile că semnalul provenea din membrana însăși. O membrană cu o grosime de aproximativ 5 micrometri a generat circa 70 de milivolți la o deformație prin încovoiere de 1,4%, iar probele și-au menținut răspunsul și pe parcursul a peste 7.000 de cicluri la o deformație mai mică.

Calculele sugerează că efectul provine din asimetria de la limitele dintre grăunții cristalini, unde se întâlnesc numeroasele cristale minuscule de diamant ale membranei. Îndoirea modifică distribuția sarcinii electrice în jurul acestor limite, creând o diferență de potențial între fețele materialului.

Energia produsă este redusă, iar diamantele obișnuite nu pot înlocui bateriile. Realizarea unor dispozitive practice va necesita cercetări suplimentare privind eficiența, fabricația și integrarea. Totuși, durabilitatea, stabilitatea chimică și biocompatibilitatea diamantului ar putea face aceste membrane utile pentru viitori senzori autoalimentați, dispozitive miniaturale de captare a energiei sau dispozitive implantabile care obțin semnale ori cantități infime de energie din mișcare.