Nieuw materiaal kan worden geproduceerd als plastic, maar geleidt als metaal

Aan de Universiteit van Chicago is een manier ontdekt om een ​​materiaal te maken dat als plastic kan worden geproduceerd, terwijl het elektriciteit geleidt als een metaal.

Het onderzoek, gepubliceerd in Nature, laat zien hoe je een soort materiaal maakt waarin de moleculaire fragmenten door elkaar gehusseld en ongeordend zijn, maar toch heel goed elektriciteit kunnen geleiden. Dit druist in tegen alle regels die we kennen voor geleidbaarheid en kan buitengewoon nuttig zijn. “In principe opent dit het ontwerp van een geheel nieuwe klasse materialen die elektriciteit geleiden, gemakkelijk te vormen zijn en zeer robuust zijn in alledaagse omstandigheden”, zegt senior auteur John Anderson.

Organische en traditionele metalen geleiders hebben een gemeenschappelijk kenmerk: ze zijn opgebouwd uit rechte, dicht opeengepakte rijen atomen of moleculen. Dit betekent dat elektronen gemakkelijk door het materiaal kunnen stromen. Wetenschappers dachten zelfs dat een materiaal deze rechte, geordende rijen moest hebben om elektriciteit efficiënt te geleiden.

Toen begon eerste auteur Jiaze Xie te experimenteren met materialen die jaren geleden waren ontdekt, maar grotendeels werden genegeerd. Hij bond nikkelatomen als parels in een reeks moleculaire kralen gemaakt van koolstof en zwavel, en begon te testen.

“We verwarmden het, koelden het af, stelden het bloot aan lucht en vochtigheid, en druppelden er zelfs zuur en base op, en er gebeurde niets”, zegt Xie. Maar het meest opvallende was dat de moleculaire structuur van het materiaal ontregeld was. “Vanuit een fundamenteel beeld zou dat geen metaal moeten kunnen zijn”, zei Anderson. “Er is geen solide theorie om dit te verklaren.”

Het team denkt dat het materiaal laagjes vormt, zoals vellen in een lasagne. Zelfs als de vellen zijwaarts draaien en niet langer een nette lasagnestapel vormen, kunnen elektronen nog steeds horizontaal of verticaal bewegen – zolang de stukjes elkaar raken.

De wetenschappers zijn enthousiast omdat de ontdekking een fundamenteel nieuw ontwerpprincipe voor elektronicatechnologie suggereert. Een van de aantrekkelijke eigenschappen is dat het bij kamertemperatuur kan worden gemaakt.