Cristales que cambian su dureza

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CIENCIA UANL / AÑO 21, No. 87 enero-febrero 2018

Te imaginas un celular con un apantalla que se vuelva casi irrompible con sólo girarlo, sería genial, porque tendríamos una preocupación menos y nos ahorraríamos el protector. Pues bien, aunque su aplicación no es en celulares, el grupo de Nanofísica de Óxidos del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) (Catalunya, España), liderado por el profesor ICREA Gustau Catalán, ha publicado recientemente en Advanced Materials los últimos descubrimientos de su línea de investigación sobre flexoelectricidad, una propiedad que permite generar energía eléctrica doblando un material, o al revés, hacer que éste se doble aplicando un voltaje.

La estudiante de doctorado Kumara Cordero-Edwards es la primera autora de un nuevo trabajo, realizado en colaboración con investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), donde muestra cómo la resistencia a hendiduras de los cristales polares puede ser manipulada de tal manera que sea más fácil o más difícil dejar una marca desde una dirección determinada.

Esto sucede porque, en estos materiales (llamados piezoeléctricos), las hendiduras generan electricidad. Parte de la polarización eléctrica se debe a la deformación, fenómeno conocido como piezoelectricidad. Pero también se genera electricidad debido al gradiente de deformación, a la flexoelectricidad. Si las dos polarizaciones (piezoeléctrica y flexoeléctrica) son paralelas, la polarización total será muy fuerte.

Eso conlleva un mayor coste energético y, por tanto, más dificultad para dejar una marca. Pero si damos la vuelta al material, el eje piezoeléctrico (y por tanto el signo de la polarización) se opondrá al efecto flexoeléctrico, haciendo que la polarización total sea más débil. Por lo tanto, hacer una muesca en el material será más fácil.

Las conclusiones de los investigadores del ICN2 no terminan aquí. En el caso de un subconjunto particular de materiales piezoeléctricos, los ferroeléctricos, ni siquiera es necesario girar físicamente el material al revés. Es posible conseguir el mismo efecto simplemente aplicando un voltaje externo para invertir su eje polar.

Estos efectos se observaron no sólo para las hendiduras o perforaciones fuertes, sino también para las presiones no destructivas más suaves realizadas por la punta de un microscopio de fuerza atómica. Aparte de las aplicaciones potenciales en revestimientos inteligentes con resistencia selectiva, estos efectos podrían ser utilizados en el futuro como método para leer memorias ferroeléctricas simplemente presionándolas (fuente: ICN2).