p Alguns materiais podem gerar uma pequena tensão quando dobrados e, por outro lado, pode dobrar em resposta a uma tensão. Este fenômeno é chamado de flexoeletricidade, e até agora, pensava-se que o efeito só existia em isoladores elétricos (materiais que não conduzem eletricidade). Contudo, uma equipe de pesquisa do Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) em Barcelona relata hoje em um artigo em Natureza que os efeitos do tipo flexoelétrico são mais onipresentes do que se pensava anteriormente. Os pesquisadores do ICN2 relatam que os semicondutores, que pode ser considerado a meio caminho entre os isoladores elétricos e os metais reais, também geram eletricidade em resposta à dobra. p Isso é importante porque semicondutores são uma família comum de materiais comumente usados ​​em transistores (o coração de circuitos integrados) e células fotovoltaicas. Os novos resultados mostram que é possível, em princípio, utilizá-los como sensores de pressão e microgeradores elétricos.

p Os autores do estudo são a Dra. Jackeline Narvaez, O estudante de doutorado Fabián Vásquez-Sancho, e o Professor Pesquisador do ICREA, Gustau Catalan.

p Flexoeletricidade generalizada

p A flexoeletricidade ocorre como consequência de qualquer assimetria na deformação de um material. Dobrar um material força os átomos mais próximos dentro da dobra, e mais afastados do lado de fora. Esta redistribuição dos átomos força a redistribuição de suas cargas elétricas, que pode ser explorado para estabelecer uma corrente elétrica entre o interior e o exterior da curva.

p Até agora, sabia-se que todos os isoladores elétricos podem ser flexoelétricos. A descoberta surpreendente dos cientistas do ICN2 é que os semicondutores também podem ser flexoelétricos - e, de fato, eles podem gerar mais carga do que isoladores. O ingrediente principal desta nova eletricidade induzida por dobra está na superfície dos materiais.

p A superfície é o dispositivo

p o Natureza artigo, publicado online hoje, descreve como os cristais de um material inicialmente isolante são capazes de gerar 1000 vezes mais eletricidade de dobra quando são dopados para se tornarem semicondutores. A razão é que, embora o interior desses cristais se tornem condutores como resultado do doping, as superfícies permanecem isolantes. Isso significa que as superfícies não só ainda podem polarizar, mas além disso, eles recebem um impulso de carga extra do interior semicondutor.

p Como a resposta eletromecânica em semicondutores é dominada pela superfície ao invés do volume, os autores chamam esse efeito de "semelhante ao flexoelétrico". A resposta é idêntica à flexoeletricidade do ponto de vista prático - é uma corrente elétrica gerada em resposta à flexão - mas diferente do ponto de vista fundamental de sua origem.

p É também digno de nota que medir a resposta flexoelétrica da superfície é um marco científico importante por si só. Em todas as medições anteriores, que foram realizados em isoladores em vez de semicondutores, o sinal de superfície sempre foi misturado com o sinal em massa vindo do interior do cristal. É a primeira vez que a resposta da superfície é medida separadamente.

p Semicondutores flexoelétricos também são competitivos na macroescala

p A flexoeletricidade tradicional (ou seja, a flexoeletricidade de isoladores) é importante em nanoescala. Até agora, Contudo, não era prático na macroescala. Em vez de, o efeito dominante na macroescala foi a piezoeletricidade, em que alguns materiais geram eletricidade em resposta à compressão, em vez de dobrar. A razão é que os materiais são muito mais difíceis de dobrar quando são grossos (macroescala) do que quando são finos (nanoescala), o que é intuitivo - pense em como é mais difícil dobrar um livro de 1000 páginas em comparação com dobrar uma folha de papel.

p Contudo, a resposta semelhante à flexoelétrica dos semicondutores tem uma característica importante:aumenta com a espessura do material. Assim, a perda de flexibilidade é compensada pelo aumento da flexoeletricidade, e isso permite uma saída competitiva independentemente da espessura do dispositivo. Crucialmente, esta resposta semelhante à flexoelétrica pode, em princípio, estar presente em qualquer material semicondutor, considerando que a piezoeletricidade só é possível em um número limitado de materiais, os melhores são à base de chumbo e, portanto, tóxicos.

p Os autores estão tão convencidos da utilidade potencial de sua descoberta que entraram com um pedido de patente e atualmente procuram parceiros industriais para desenvolver aplicações tecnológicas de flexoeletricidade de semicondutores.