Nanokristallen presteren onder druk

Piezoelektrische kristallen die onder druk elektriciteit opwekken, zijn op nanoschaal veel efficiënter dan in het groot. Dat blijkt uit onderzoek dat wetenschappers uit Texas deze week publiceerden in Physical Review B.

In een piezoelektrisch kristal is positieve en negatieve lading van elkaar gescheiden en symmetrisch geordend in dipolen. Bij een vervorming van het kristal wordt die symmetrie verstoord en elektriciteit opgewekt.

Materialen die zijn opgebouwd uit dunne nanodraden van bariumtitanaat (BaTiO3) blijken nog meer elektriciteit te produceren dan gewone piezoelektrische kristallen. Dit effect is sterk afhankelijk van de dikte van die draden. Bij de optimale dikte van 21 nm wekken ze, afhankelijk van hun vorm, twee tot drie keer zo veel stroom op als een gewoon kristal. Draden die iets dikker of dunner hebben een veel lager vermogen.

Al in 1880 toonden de broers Pierre en Jacques Curie aan dat bepaalde kristallen onder druk elektriciteit produceren. Sindsdien hebben piezoelektrische materialen hun weg gevonden in vele toepassingen. Het bekendste voorbeeld is de elektrische aansteker waarbij een vervormd kristal een vonk produceert om gas aan te steken. Efficiëntere nanokristallen kunnen uiteindelijk leiden tot mobiele telefoons die door beweging van de gebruiker worden opgeladen.

Bron: Texas A&M University