El diamante es conocido sobre todo por su dureza. Sin embargo, un equipo de la Universidad de Hong Kong demuestra que las membranas de diamante ultrafinas pueden producir un voltaje eléctrico cuando se doblan. Esta propiedad abre una vía para pequeños sensores y dispositivos autónomos.
El fenómeno observado pertenece a la piezoelectricidad. En ciertos materiales, una deformación mecánica desplaza ligeramente las cargas eléctricas y crea una diferencia de potencial. Hasta ahora, el diamante se consideraba no piezoeléctrico.
(A) Efecto piezoeléctrico de la membrana de diamante ultrafina durante presiones y liberaciones sucesivas.
(B) Cronología de los materiales piezoeléctricos descubiertos.
(C) Membrana de diamante de 5.08 cm de ancho y 1 μm de espesor, antes y después de la deformación.
(D) La membrana se acerca a una varilla cargada negativamente y se aleja de una varilla cargada positivamente, luego recupera su forma inicial.
Los investigadores no utilizaron una piedra tallada. Fabricaron una membrana de diamante policristalino, lo suficientemente fina y flexible como para doblarse sin romperse. Esta forma inusual permite estudiar la respuesta del material a las deformaciones.
Durante las pruebas de flexión, la membrana generó señales eléctricas estables. El equipo repitió las pruebas mecánicas en varias condiciones para descartar, entre otras cosas, perturbaciones externas o efectos relacionados con los contactos entre materiales.
La explicación se encontraría en los límites entre los numerosos cristales pequeños que componen la membrana. Estos bordes de grano no presentan la misma organización atómica. Cuando se deforman, se puede acumular en ellos una polarización eléctrica.
Esta asimetría crea entonces una diferencia de potencial entre las dos caras de la película. El mecanismo es diferente al de un cristal perfecto, cuya estructura muy regular no produce este mismo efecto. El material conserva así sus propiedades mecánicas al tiempo que gana una función eléctrica.
Esta combinación es interesante para los sistemas miniaturizados. El diamante resiste bien el desgaste, el calor y muchos entornos químicos. Por lo tanto, las membranas capaces de detectar una deformación podrían encontrar su lugar en sensores destinados a condiciones extremas.
Los autores también mencionan aplicaciones médicas, especialmente para dispositivos implantables. Su biocompatibilidad y estabilidad química son ventajas.
El resultado se refiere a membranas de diamante policristalino ultrafinas, no a diamantes ordinarios. Las próximas investigaciones deberán precisar la durabilidad del proceso y su fabricación a mayor escala. Dirán si este efecto puede convertirse en una solución práctica para alimentar o equipar dispositivos diminutos.