Halvledare, såsom kisel och vissa föreningar, är material som uppvisar egenskaper mellan ledare och isolatorer. Medan den konventionella användningen av halvledare involverar styrning av elektronflödet för elektroniska enheter, introducerar den flexoelektriska effekten en helt ny dimension till deras funktionalitet.
Forskarna upptäckte att när en halvledare utsätts för mekanisk böjning eller deformation genererar den en liten elektrisk ström. Denna ström uppstår på grund av den inneboende asymmetrin i halvledarens kristallgitter. När materialet böjs orsakar asymmetrin en separation av positiva och negativa laddningar, vilket resulterar i en elektrisk potentialskillnad.
Storleken på den genererade spänningen beror på graden av böjning och materialets egenskaper. Forskarna observerade att vissa halvledarmaterial, såsom galliumnitrid och zinkoxid, uppvisade en mer uttalad flexoelektrisk effekt jämfört med andra. Detta fynd öppnar spännande möjligheter för att optimera material och enhetsdesigner för att förbättra energigenereringen.
De praktiska konsekvenserna av denna upptäckt är enorma. Energiutvinning från mekaniska källor, såsom vibrationer, böjning eller deformationer, kan realiseras genom att integrera flexibla halvledarenheter i strukturer och föremål. Denna teknik lovar att driva små elektronik, sensorer och ännu större system.
Dessutom kan den flexoelektriska effekten kombineras med andra energiskördande mekanismer, såsom piezoelektriska eller triboelektriska effekter, för att skapa hybridenheter som kan fånga energi från flera källor. Detta multimodala tillvägagångssätt kan avsevärt förbättra effektiviteten och tillförlitligheten hos energiskördssystem.
Resultaten av detta forskarteam representerar ett stort steg framåt inom området energiskörd och banar väg för utvecklingen av innovativa enheter som kan utvinna elektricitet från vår vardagliga interaktion med den fysiska världen. När forskningen fortsätter kan vi förvänta oss att se integrationen av flexoelektriska halvledare i olika applikationer, allt från bärbar elektronik till strukturella energiskördare, vilket leder till en mer hållbar och effektiv användning av energi.
