Diamanter gemmer på en hemmelighed, du aldrig havde gættet

Okay, nu skal du høre godt efter. Diamanter — ja, dem med alle reklamefilmene og de fancy smykkebutikker — viser sig måske at være meget mere end bare et smart tilbehør til din forlovelsesring. Forskere har nemlig opdaget, at diamanter kan skabe elektricitet, når man bøjer eller presser på dem. Og ja, det lyder skørt. Men det er det ikke.

Hvad i alverden er piezoelektricitet?

Lad os lige blive enige om det grundlæggende først. Piezoelektricitet er kort fortalt, når et materiale producerer en elektrisk ladning, fordi det bliver trykket, strukket eller på anden måde deformeret. Tænk på den lighter, du klikker på, hvor der springer en lille gnist frem. Den gnist? Piezoelektricitet i aktion. Den mekaniske bevægelse skaber strømmen.

I over hundrede år var forskere overbeviste om, at diamanter ikke kunne det her. Og ærligt talt, det gav god mening. Diamanter er jo stenede i ordets bogstavelige forstand. De bøjer ikke, de giver ikke efter, og de lader sig ikke så let deformere. Man kan ikke bare klemme på en diamant og forvente, at der kommer strøm ud af den.

Eller?

Jo, det viser sig altså, at vi kun var halvvejs rigtige.

Tyndere end du tror

Forskere fra University of Hong Kong fik en idé: Hvad nu hvis en diamantmembran — altså et ekstremt tyndt lag — opfører sig anderledes end de store, klodsede diamantskiver?

At dyrke en diamantfilm så tynd er en bedrift i sig selv. Forskerne brugte en proces kaldet mikrobølge-plasma kemisk dampdeponering (CVD). Tænk på det som verdens mest avancerede 3D-printer, der bygger lag op atom for atom ved hjælp af mikrobølger og reaktive gasser. Efter processen stod de tilbage med en tommelfingerbred membran, der var blot én mikrometer tyk.

Én mikrometer. Det er tusindvis af gange tyndere end et menneskehår. Det her materiale kunne du næsten folde med tankens kraft alene.

Nu kommer det virkelig interessante

Forskerne satte membranen på en fleksibel bagside og begyndte at bøje den. Og vupti — diamanten producerede en elektrisk strøm. Ikke fra gnidning, ikke fra ydre påvirkninger. Diamanten selv genererede ladningen.

Men hvordan? Svaret gemmer sig i det, forskerne kalder korngrænser. Når diamanter dannes, udvikler de krystalstrukturer med små uregelmæssigheder og grænser mellem forskellige krystaller. I en stor, massiv diamant er disse grænser spredt tilfældigt ud og udligner hinanden. Men i en tynd membran samler de asymmetriske grænser sig op og skaber en elektrisk polarisation mellem over- og undersiden. Resultatet? Strøm, når du bøjer den.

Den stærkeste effekt optrådte i membraner omkring fem mikrometer tykke. Gør den tyndere, og effekten forsvinder. Gør den tykkere, og diamanten bliver for stiv til at bøje ordentligt. Det er lidt ligesom den berømte grød — man rammer lige præcis det rigtige.

Hvorfor skal du overhovedet interessere dig for det her?

Her bliver det virkelig spændende. Diamant er ikke bare smuk — det er praktisk talt uovertruffent. Det er hårdt, varmebestandigt, kemisk stabilt og ikke-giftigt. Alt sammen egenskaber, der gør det ideelt til medicinsk udstyr, der skal sidde inde i menneskekroppen.

Forestil dig et lille implantat, der kan drive sig selv bare ved kroppens naturlige bevægelser. Ingen batterier der skal skiftes, ingen opladning der skal huskes. En diamantmembran der høster energi fra dit hjerteslag eller din vejrtrækning kunne potentielt holde pacemakere og andre livsvigtige enheder kørende i årevis.

Også energiindustrien kan få glæde af det. Diamantbaserede piezoelektriske enheder kan bruges i sensorer, energihøstningssystemer og alle steder, hvor holdbarhed og stabilitet betyder noget.

Mere end bare et flot ydre

Jeg holder altid af historier om materialer, der viser sig at have skjulte superkræfter. Vi tror, vi kender diamanter — de er hårde, de er blanke, de koster en formue. Men tydeligvis har vi kun set toppen af isbjerget.

Den her opdagelse minder mig om, at videnskaben stadig er fuld af overraskelser. Vi danner os fordomme baseret på, hvad vi kan se og røre ved. Men zoom ind eller ud, og reglerne ændrer sig. Store diamanter bøjer sig ikke? Jo, det er korrekt. Men atomtynde diamantmembraner? De har deres egne regler.

Så næste gang nogen fortæller dig, at en diamant bare er en sten, kan du smile og tænke på al den strøm, den måske gemmer på indeni. Glansen var aldrig hele historien.

Kilde: Popular Mechanics