O diamante é conhecido sobretudo pela sua dureza. Uma equipa da Universidade de Hong Kong mostra, no entanto, que membranas de diamante ultrafinas podem produzir uma tensão elétrica quando são dobradas. Esta propriedade abre caminho para pequenos sensores e dispositivos autónomos.
O fenómeno observado pertence à piezoeletricidade. Em certos materiais, uma deformação mecânica desloca ligeiramente as cargas elétricas e cria uma diferença de potencial. O diamante era até aqui considerado não piezoelétrico.
(A) Efeito piezoelétrico da membrana de diamante ultrafina durante pressões e libertações sucessivas.
(B) Cronologia dos materiais piezoelétricos descobertos.
(C) Membrana de diamante de 5,08 cm de largura e 1 μm de espessura, antes e depois da deformação.
(D) A membrana aproxima-se de uma haste carregada negativamente e afasta-se de uma haste carregada positivamente, retomando depois a sua forma inicial.
Os investigadores não utilizaram uma pedra lapidada. Fabricaram uma membrana de diamante policristalino, suficientemente fina e flexível para ser curvada sem se partir. Esta forma invulgar permite estudar a resposta do material às deformações.
Durante os ensaios de flexão, a membrana gerou sinais elétricos estáveis. A equipa repetiu os testes mecânicos em várias condições para excluir, nomeadamente, perturbações externas ou efeitos relacionados com os contactos entre materiais.
A explicação residiria nos limites entre os numerosos pequenos cristais que compõem a membrana. Estes contornos de grão não apresentam todos a mesma organização atómica. Quando são deformados, pode acumular-se neles uma polarização elétrica.
Esta assimetria cria então uma diferença de potencial entre as duas faces do filme. O mecanismo é diferente do de um cristal perfeito, cuja estrutura muito regular não produz este mesmo efeito. O material conserva assim as suas propriedades mecânicas, ganhando ao mesmo tempo uma função elétrica.
Esta combinação é interessante para sistemas miniaturizados. O diamante resiste bem ao desgaste, ao calor e a muitos ambientes químicos. Membranas capazes de detetar uma deformação poderão, portanto, encontrar lugar em sensores destinados a condições extremas.
Os autores referem também aplicações médicas, nomeadamente para dispositivos implantáveis. A sua biocompatibilidade e estabilidade química constituem trunfos.
O resultado diz respeito a membranas de diamante policristalino ultrafinas, e não a diamantes comuns. As próximas investigações deverão precisar a durabilidade do processo e a sua fabricação em maior escala. Dirão se este efeito pode tornar-se uma solução prática para alimentar ou equipar minúsculos aparelhos.