Iratkozzon fel hírlevelünkre 
Itt állíthatja be, hogy a Google keresőben elsők között legyen az Origo.huA Hongkongi Egyetem kutatói ultravékony, hajlékony gyémántmembránok vizsgálata során eddig nem ismert elektromos tulajdonságot mutattak ki. Az anyag mechanikai deformáció hatására mérhető és ismételten előidézhető elektromos feszültséget hozott létre.
A gyémánt ultravékony, hajlékony formája mechanikai deformáció hatására elektromos feszültséget képes létrehozni – állapították meg a Hongkongi Egyetem kutatói. A felfedezés egy több mint száz éve elfogadott tudományos álláspontot kérdőjelez meg, és új lehetőségeket teremthet egyebek mellett önellátó érzékelők és orvosi eszközök fejlesztésében.
Fotó: Unsplash
A gyémántot az 1900-as évek eleje óta nem piezoelektromos anyagként tartották számon, vagyis úgy vélték, hogy mechanikai deformáció hatására nem hoz létre elektromos feszültséget. Emiatt a rendkívüli keménysége, szilárdsága, kémiai stabilitása és hővezető képessége ellenére az anyagot a mikro-elektromechanikai rendszerekben elsősorban szerkezeti elemként alkalmazták – számolt be róla a Science Daily.
A Hongkongi Egyetem kutatócsoportja egy speciális eljárással ultravékony, hajlékony polikristályos gyémántmembránt készített. Az anyag ilyen vékony formában a hagyományos, vastagabb gyémánthoz képest jóval nagyobb mértékben hajlíthatóvá vált.
A kutatók a membrán hajlításakor stabil elektromos feszültségjeleket mértek. Ezt követően ellenőrzött körülmények között ismételt mechanikai vizsgálatokat végeztek annak megállapítására, hogy valóban maga az anyag hozza-e létre az elektromos jelet.
A kísérletek során kizárták többek között a környezeti zavaró hatásokat és a felületek érintkezéséből vagy súrlódásából származó triboelektromos jelenséget. Az elektromos feszültség ismételten megjelent, ami a kutatók szerint azt mutatja, hogy a gyémántmembrán piezoelektromos választ produkál.
A gyémánt szerkezete magyarázhatja a jelenséget
A jelenség hátterének feltárására első elveken alapuló számításokat is végeztek. Az eredmények szerint a piezoelektromos hatás kialakulásában a polikristályos anyagot alkotó apró kristályok közötti szemcsehatárok játszhatnak meghatározó szerepet.
A membrán hajlításakor a szemcsehatárok környezetében elektromos töltéspolarizáció alakul ki. Ennek következtében potenciálkülönbség jön létre a membrán két felülete között, ami mérhető elektromos feszültséget eredményez.
A kutatók szerint a felfedezés új alkalmazási lehetőségeket teremthet a gyémánt számára. Az anyag biokompatibilitása, kémiai stabilitása és tartóssága miatt különösen az orvostechnikai felhasználás lehet ígéretes.
A jövőben a piezoelektromos gyémántmembránok beültethető orvosi eszközök energiaforrásaként, illetve a hajlítást és más mechanikai deformációkat érzékelő szenzorokban is alkalmazhatók lehetnek. A technológia emellett nagy megbízhatóságú mikroenergia-rendszerek és önellátó érzékelők fejlesztésében is szerepet kaphat.
