Flexoeletricidade: cristal sintético é produzido para gerar energia

Flexibilidade incorporada

Alguns materiais produzem um campo elétrico quando você os dobra – um fenômeno chamado efeito flexoelétrico. Mas esse efeito era pequeno demais para que se pensasse em aplicações tecnológicas para ele. Agora, uma equipe coreana descobriu como gerar um grande efeito flexoelétrico a partir de uma fina película fabricada com uma “flexibilidade incorporada”. Eles também descobriram como variar o grau dessa capacidade de flexão e, portanto, a força do campo elétrico gerado. O efeito pode ser surpreendentemente forte, o bastante para ser útil em sensores e atuadores em nanoescala, como os necessários para movimentar micro e nano robôs.

Efeito piezoelétrico

O efeito flexoelétrico é o primo mais novo do já bem conhecido efeito piezoelétrico, em que determinados sólidos desenvolvem um campo elétrico interno quando são comprimidos ou esticados. O fenômeno tem-se mostrado útil em inúmeros dispositivos, de microscópios eletrônicos de tunelamento e nanogeradores isqueiros e acendedores de fogão. Mas ele só ocorre em 20 das 32 classes de simetria de cristais que os cientistas usam para classificar os materiais sólidos. Materiais que geram um campo elétrico ao serem dobrados, por outro lado, podem ter qualquer classe de simetria.

Efeito flexoelétrico

Flexionar um cristal estica cada uma das suas camadas atômicas em uma intensidade ligeiramente diferente, sendo a camada externa da superfície curvada a que mais se estica. Esse “gradiente de tensão” pode movimentar alguns íons no cristal o suficiente para gerar um campo elétrico. O efeito tem sido observado em materiais flexíveis, como os cristais líquidos, o grafeno e até mesmo no cabelo, mas nunca forte o suficiente em um sólido comum para ser útil. Em vez de começar com um material flexível e dobrá-lo, Tae Won Noh e seus colegas da Universidade Nacional de Seul, na Coreia, construíram o gradiente de pressão diretamente em seu cristal. A equipe cresceu filmes finos de óxido de manganês e hólmio (HoMnO3), um material que é ferroelétrico, o que significa que ele pode manter um campo elétrico permanente, assim como um material ferromagnético mantém um campo magnético.

Flexoeletricidade

Noh afirma que filmes tensionáveis já existem há décadas, mas ninguém havia prestado atenção no seu efeito flexoelétrico: “Nós estamos dizendo a quem trabalha na área: ‘Olhe para eles. Prestem atenção nessas propriedades’.”O principal resultado é que as condições atmosféricas durante o crescimento dos filmes afetam sua flexoeletricidade, comenta Gustau Catalan, do Centro de Pesquisas em Nanociência e Nanotecnologia da Espanha. “A flexoeletricidade pode, portanto, ser controlada por meio de uma escolha cuidadosa das condições de crescimento, permitindo o ajuste de uma propriedade física importante,” diz ele. Noh afirma que a expectativa é que a piezoeletricidade seja importante nos futuros motores em nanoescala e em memórias para computador. Igualmente, nas magnitudes agora alcançadas, os filmes flexoelétricos também poderão ser importante nesses dispositivos.

Fonte: Inovação Tecnológica