Un equipo internacional de científicos con participación de la Universidad de Göttingen, el Instituto Indio de Ciencias, Bangalore, Universidad del Estado de Pensilvania, y la Universidad Estatal de Wright ha medido la mecánica de pequeñas cerámicas cristalinas. Los materiales están hechos de átomos, y si se arreglan periódicamente, se llaman estructuras cristalinas. Si el tamaño de estas estructuras cristalinas es 1, 000 veces más pequeño que el diámetro de un solo cabello humano, luego se llaman nanoestructuras como nano-varillas, nano-alambres, nano-cintas, nano-cinturones, etc. En algunos casos, Los arreglos atómicos especiales les permiten convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Estos materiales se denominan materiales piezoeléctricos. Son útiles para la recolección de energía, así como una variedad de dispositivos electromecánicos para mejorar la calidad de vida. Por eso, Es importante controlar estas nanoestructuras y medir sus respuestas mecánicas. Hasta ahora, se desconocía que el comportamiento mecánico de los nanocristales piezoeléctricos que contienen defectos atómicos es diferente al puro. Este estudio reciente se informa en la revista Nano letras .

En naturaleza, los cristales nunca son 100% perfectos, y tienen varios tipos de defectos estructurales. Uno de esos tipos de defectos es un error de apilamiento. Esto se considera un defecto estructural. En una falla de apilamiento, una pila de arreglos periódicos de átomos en cristales se agrega o falta. Dr. Kasra Momeni, Director de Materiales Jerárquicos Avanzados del Laboratorio de Diseño y miembro de la facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica de Louisiana, explica que la presencia de defectos estructurales, incluidas las fallas de apilamiento, puede alterar significativamente la distribución de esfuerzos. Esto se debe a la compleja interacción entre los campos de tensión de las fallas de apilamiento y los de los límites libres de las nano-varillas. que puede alterar el mecanismo de falla de nanobarras con fallas de apilamiento en comparación con las perfectas.

"Dado que la recolección de energía es uno de los requisitos clave en la era actual, convertir las fuerzas mecánicas en una forma útil de energía, es decir, salida eléctrica, es una alternativa a otros modos de transducción de energía, así como un enfoque eficiente. Hay varias cerámicas cristalinas que convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Introdujimos un nuevo concepto de que la mecánica de estas diminutas estructuras cerámicas cristalinas depende de defectos atómicos. Por ejemplo, pueden colapsar y sus propiedades mecánicas no son las esperadas. La consideración de estos hechos nos permitirá diseñar dispositivos de recolección de energía a partir de estructuras tan pequeñas, "explica el Dr. Moumita Ghosh, científico principal de esta investigación de la Universidad de Göttingen y ex investigador de doctorado del Instituto de Ciencias de la India, Bangalore.

El nuevo hallazgo revela un conocimiento no intuitivo de los defectos en términos de mecánica a baja dimensión. La ingeniería de defectos en nanomateriales piezoeléctricos en el futuro nos permitirá realizar varias cosechas de energía basadas en vibraciones de alta calidad y rentables, así como dispositivos electromecánicos para la investigación biomédica. diagnósticos, y aplicaciones electrónicas.