יהלומים מזוהים בדרך כלל עם תכשיטים, קשיות יוצאת דופן ועמידות גבוהה, אך מחקר חדש מצביע על תכונה מפתיעה הרבה יותר: בתנאים מסוימים הם מסוגלים לייצר חשמל כאשר מכופפים אותם.
חוקרים מאוניברסיטת הונג קונג הצליחו ליצור ממברנות יהלום דקיקות וגמישות במיוחד, וגילו כי בעת כיפופן נוצר מתח חשמלי מדיד וחוזר על עצמו. מדובר באפקט פיאזואלקטרי - תופעה שבה חומר מייצר מטען או מתח חשמלי בעקבות עיוות מכני.
התגלית מפתיעה במיוחד משום שמאז תחילת המאה ה-20 יהלום נחשב לחומר שאינו פיאזואלקטרי. אף שיש לו שורה ארוכה של תכונות יוצאות דופן, ובהן קשיות גבוהה, יציבות כימית, מוליכות תרמית מצוינת ועמידות בפני מתחים חשמליים גבוהים, עד היום הוא שימש בעיקר כחומר מבני במערכות אלקטרוניות זעירות ולא כמקור פעיל לייצור חשמל.
כדי לבדוק אם התמונה משתנה כאשר היהלום הופך לדק וגמיש במיוחד, החוקרים יצרו ממברנה דקיקה של יהלום רב-גבישי. בניגוד ליהלום רגיל, שכמעט ואינו מתכופף, הממברנה הצליחה לעבור עיוות משמעותי. כאשר החוקרים כופפו אותה הם הבחינו באותות מתח יציבים.
הצוות ביצע סדרה של ניסויים חוזרים כדי לוודא שהחשמל אינו נוצר כתוצאה מחיכוך, מגע בין משטחים או הפרעות סביבתיות. העובדה שהמתח הופיע שוב ושוב בעת הכיפוף חיזקה את המסקנה שמקורו בממברנת היהלום עצמה.
החוקרים אף הצליחו להציע הסבר למנגנון שמאחורי התופעה. ממברנת היהלום מורכבת ממספר רב של גבישי יהלום זעירים, וביניהם קיימים אזורים המכונים "גבולות גרעין". לפי החישובים שביצע הצוות, המבנה הלא-סימטרי באזורים הללו גורם להצטברות של קיטוב חשמלי כאשר הממברנה מתכופפת.
ככל שהכיפוף מתחזק, נוצר הבדל בפוטנציאל החשמלי בין שני צדי הממברנה וכך מתקבל מתח חשמלי.
לתגלית עשויות להיות השלכות משמעותיות במיוחד בתחום המכשור הרפואי. יהלום נחשב לחומר יציב, אינו רעיל ובעל התאמה ביולוגית גבוהה יחסית, ולכן החוקרים מציעים שבעתיד ניתן יהיה לשלב ממברנות יהלום פיאזואלקטריות בשתלים רפואיים ובחיישנים זעירים.
שתל כזה, למשל, עשוי לנצל תנועות או עיוותים מכניים בגוף כדי לייצר חלק מהאנרגיה הדרושה להפעלתו, וכך לצמצם את התלות בסוללות חיצוניות.
בנוסף, הטכנולוגיה עשויה להשתלב בדור חדש של חיישנים המסוגלים לייצר בעצמם את החשמל הדרוש לפעולתם, וכן במערכות מיקרו-אנרגיה שנדרשות לפעול לאורך זמן בתנאים קשים.
המחקר, בהובלת פרופ' ז'יצ'ין צ'ו ופרופ' יואן לין מאוניברסיטת הונג קונג, פורסם בכתב העת המדעי Science Advances. מעבר ליישומים האפשריים, החוקרים סבורים כי הממצאים משנים תפיסה מדעית שהייתה מקובלת במשך יותר ממאה שנה: היהלום אינו בהכרח רק חומר קשיח ופסיבי - בצורתו המתאימה הוא יכול להפוך גם לחומר פעיל שמתרגם תנועה לחשמל.
