Forskere udvikler flexo-elektrisk nanomateriale

Forskere ved University of Twentes MESA+ forskningsinstitut, sammen med forskere fra flere andre videninstitutioner, har udviklet et 'flexo-elektrisk' nanomateriale. Materialet har indbygget mekanisk spænding, der ændrer form, når du påfører elektrisk spænding, eller som genererer elektricitet, hvis du ændrer dens form.

I en artikel publiceret i det førende videnskabelige tidsskrift Natur nanoteknologi , forskerne viser også, at jo tyndere man gør materialet, jo stærkere bliver denne flexo-elektriske effekt. Professor Guus Rijnders, hvem der var involveret i forskningen, beskriver dette som et helt nyt vidensfelt med nogle interessante anvendelser. Du kan bruge materialet til at genoplade en pacemaker inde i menneskekroppen, for eksempel, eller at lave meget følsomme sensorer.

Piezoelektriske materialer er meget udbredt i elektroniske applikationer. I specifikke termer, disse er krystallinske materialer, der kan omdanne elektrisk kraft til tryk og omvendt. Ulempen ved disse materialer er, at de indeholder bly - hvilket har miljø- og sundhedsrisici - og at den piezoelektriske effekt aftager, når man gør materialet tyndere.

Jo tyndere materialet er, jo stærkere virkning

Lige siden 1960'erne har fysikere argumenteret for, at den flexo-elektriske effekt kunne eksistere. Dette ville gøre det muligt at give ikke-piezoelektriske materialer piezoelektriske egenskaber. På det tidspunkt, imidlertid, fremstillingsmetoder var utilstrækkelige til fremstilling af sådanne materialer. Nu, forskere fra University of Twente, det er lykkedes det catalanske institut for nanovidenskab og nanoteknologi og Cornell University at udvikle et flexo-elektrisk nanosystem, der kun er 70 nanometer tykt. Det viser sig, at selvom den flexo-elektriske effekt er meget svag, jo tyndere du gør materialet, jo stærkere bliver effekten.

Ultrafølsomme sensorer

Ifølge professor Guus Rijnders, hvem der var involveret i forskningen, det vil på sigt være muligt at skabe flexo-elektriske materialer med en tykkelse på blot nogle få atomlag. Denne opdagelse kunne have alle mulige interessante anvendelser. 'Du kunne lave sensorer, der kan detektere et enkelt molekyle, for eksempel. Et molekyle ville lande på en vibrerende sensor, gør det kun en del tungere, bremse vibrationen en smule. Reduktionen i frekvensen kunne så let måles ved hjælp af den flexo-elektriske effekt.' Ud over ultrafølsomme sensorer, flexo-elektriske materialer kan også være nyttige i applikationer, der kræver en begrænset mængde strøm, men som er svære at nå, såsom i pacemakere eller cochleaimplantater inde i menneskekroppen.