Piezoelectricitatea este o formă de electricitate creată atunci când anumite cristale sunt îndoite sau deformate în alt mod. Aceste cristale pot fi, de asemenea, făcute să se îndoaie ușor atunci când trece un curent mic prin ele, încurajând utilizarea lor în instrumente pentru care sunt necesare grade mari de control mecanic. Aceasta se numește piezoelectricitate inversă. De exemplu, microscoapele de scanare cu tunel (STM) folosesc cristale piezoelectrice pentru a „scana” suprafața unui material și a crea imagini cu detalii deosebite. Piezoelectricitatea este legată de piroelectricitate, în care un curent este creat prin încălzirea sau răcirea cristalului.
Proprietatea piezoelectricității este dictată atât de atomii din cristal, cât și de modul particular în care s-a format acel cristal. Unele dintre primele substanțe care au fost folosite pentru a demonstra piezoelectricitatea sunt topazul, cuarțul, turmalina și zahărul din trestie. Astăzi, știm despre multe cristale care sunt piezoelectrice, dintre care unele pot fi găsite chiar și în oasele umane. Anumite ceramice și polimeri au prezentat și efectul.
Un cristal piezoelectric este format din mai multe domenii interconectate care au sarcini pozitive și negative. Aceste domenii sunt simetrice în interiorul cristalului, determinând ca întregul cristal să fie neutru din punct de vedere electric. Când se pune stres asupra cristalului, simetria este ușor întreruptă, generând tensiune. Chiar și un mic cristal piezoelectric poate genera tensiuni de mii.
Piezoelectricitatea este utilizată în senzori, actuatoare, motoare, ceasuri, brichete și traductoare. Un ceas cu cuarț folosește piezoelectricitate, la fel ca orice brichetă fără cremene. Dispozitivele medicale cu ultrasunete creează vibrații acustice de înaltă frecvență folosind cristale piezoelectrice. Piezoelectricitatea este folosită în unele motoare pentru a crea scânteia care aprinde gazul. Difuzoarele folosesc piezoelectricitate pentru a converti energia electrică primită în sunet. Cristalele piezoelectrice sunt folosite în multe dispozitive de înaltă performanță pentru a aplica deplasări mecanice mici la scara nanometrilor.
Chiar dacă un cristal piezoelectric nu se deformează niciodată cu mai mult de câțiva nanometri atunci când trece un curent prin el, forța din spatele acestei deformări este extrem de mare, de ordinul meganewtonilor. Această putere de deformare este folosită în experimente de mecanică și pentru alinierea elementelor optice de multe ori mai grele decât cristalul piezoelectric însuși.