Nanotecnologia

Gerador elétrico mais fino do mundo

Gerador elétrico mais fino do mundo
As cargas elétricas são produzidas flexionando uma única camada atômica de molibdenita. [Imagem: Lei Wang/Columbia Engineering]

Piezoelétrico e piezotrônico

Geradores elétricos podem ser fabricados na forma de materiais bidimensionais, com uma única camada atômica de espessura.

Isto significa que materiais extremamente leves, transparentes e flexíveis podem ser usados para gerar eletricidade para pequenos aparelhos.

"Este material, com apenas uma única camada de átomos, poderá ser fabricado na forma de um dispositivo de vestir, talvez integrado nas roupas, para converter energia do movimento do seu corpo em eletricidade e alimentar sensores ou equipamentos médicos, ou talvez fornecer energia para recarregar seu celular," disse o professor James Hone, da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos.

Hone ajudou a coordenar uma equipe multi-institucional que, pela primeira vez, demonstrou que a molibdenita apresenta os efeitos piezoelétrico e piezotrônico.

O efeito piezoelétrico está por trás de todos os progressos recentes no campo dos nanogeradores, sendo responsável pela transformação de um movimento mecânico em eletricidade.

Já o efeito piezotrônico permite controlar o fluxo de corrente elétrica através do material da mesma forma que ocorre nos transistores, o que dá ainda mais versatilidade à molibdenita.

Gerador elétrico mais fino do mundo
O material foi incorporado em um plástico flexível. [Imagem: Rob Felt/Georgia Tech]

Ocorre que, em dimensões normais, o dissulfeto de molibdênio (MoS2) não possui nenhuma dessas propriedades, mostrando o quanto os materiais mudam de comportamento quando são levados à escala atômica.

Eletrônica ativa

A equipe descobriu que, para transformar o MoS2 em um material piezoelétrico e piezotrônico é necessário usar um número ímpar de camadas, já que um número par cancela o efeito. Além disso, é necessário flexionar o material na direção correta - a tensão gerada inverte de sinal quando o material é flexionado na direção inversa.

Os pesquisadores afirmam que sua descoberta poderá permitir a construção de nanossistemas com espessura atômica que sejam autoalimentados, explorando energia mecânica que se apresenta na forma de vibrações no ambiente.

O efeito piezotrônico também expande as possibilidades de aplicação desses materiais emergentes em interfaces homem-máquina, robótica, MEMS e equipamentos eletrônicos flexíveis ativos.

Bibliografia:

Piezoelectricity of single-atomic-layer MoS2 for energy conversion and piezotronics
Wenzhuo Wu, Lei Wang, Yilei Li, Fan Zhang, Long Lin, Simiao Niu, Daniel Chenet, Xian Zhang, Yufeng Hao, Tony F. Heinz, James Hone, Zhong Lin Wang
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature13792




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