[ rtcg.me ]

NAUKA O MATERIJALIMA

Plastika koja provodi struju

Otkriće bi moglo ukazati na novu vrstu materijala za elektroniku i razne uređaje

Naučnici su otkrili način stvaranja materijala koji se može izraditi poput plastike, ali provodi električnu energiju kao metal. Istraživanje pokazuje kako napraviti materijal u kojem su molekularni fragmenti pomiješani i neuređeni, ali još uvijek mogu izuzetno dobro provoditi električnu energiju. To se protivi svim pravilima za koja znamo o provodljivosti – za naučnika, to je kao da gleda automobil kako vozi po vodi i još ide 70 km / h. Ali, otkriće bi takođe moglo biti izuzetno korisno; ako želite da izmislite nešto revolucionarno, proces često prvo započinje otkrivanjem potpuno novog materijala.

"U principu, to omogućava osmišljavanje potpuno nove vrste materijala koji provode električnu energiju, lako se oblikuju i vrlo su otporni u svakodnevnim uslovima", rekao je Džon Anderson, vanredni profesor hemije na Univerzitetu u Čikagu i jedan od autora studije. "U osnovi, to sugeriše nove mogućnosti za izuzetno važnu tehnološku grupu materijala", rekao je Jiaze Ksie, glavni autor projekta, prenosi Sajens Dejli.

'Ne postoji čvrsta teorija koja bi to objasnila'

Provodljivi materijali apsolutno su neophodni ako izrađujete bilo koju vrstu elektronskog uređaja, bilo da se radi o Ajfonu, solarnoj ploči ili televizoru. Daleko najstarija i najveća grupa provodnika su metali: bakar, zlato, aluminijum. Međutim, prije otprilike 50 godina, naučnici su uspjeli stvoriti provodnike izrađene od organskih materijala, koristeći hemijsku obradu poznatu kao "doping", koja kroz materijal posipa različite atome ili elektrone. Na taj način su materijali fleksibilniji i jednostavniji za obradu od tradicionalnih metala, ali problem je što nijesu jako stabilni; mogu izgubiti provodljivost ako su izloženi vlazi, ili ako temperatura postane previsoka.

Ali u osnovi, obje vrste provodnika, organski i tradicionalni, imaju zajedničku karakteristiku. Sastoje se od ravnih, usko upakovanih redova atoma ili molekula. To znači da elektroni mogu lako teći kroz materijal, slično kao i automobili na autocesti. Zapravo, naučnici su mislili da materijal mora imati te ravne, uredne redove kako bi efikasno provodio električnu energiju.

Tada je Ksie počeo eksperimentisati s nekim materijalima otkrivenim prije mnogo godina, ali uglavnom ignorisanim. Nanizao je atome nikla poput bisera u niz molekularnih perli od ugljenika i sumpora i počeo testirati.

Na čuđenje naučnika, materijal je odlično provodio električnu energiju. Štaviše, bio je vrlo stabilan. "Zagrijali smo ga, ohladili, izložili vazduhu i vlazi, pa čak i kapnuli kiselinu i bazu po njemu, i ništa se nije dogodilo", rekao je Ksie. To je izuzetno korisno za uređaj koji mora funkcionisati u stvarnom svijetu.

Ali, naučnicima je najupečatljivije bilo to što je molekularna struktura materijala bila poremećena. "U osnovi, to ne bi trebalo da bude metal", rekao je Anderson. "Ne postoji čvrsta teorija koja bi to objasnila."

Ksie, Anderson i njihova laboratorija sarađivali su s drugim naučnnicima širom univerziteta kako bi pokušali da razumiju kako materijal može provoditi električnu energiju. Nakon testova, simulacija i teorijskog rada, misle da materijal čine slojevi, poput listova u lazanjama. Čak i ako se listovi okreću bočno, više ne tvoreći uredan snop lazanja, elektroni se i dalje mogu kretati vodoravno ili uspravno - sve dok se komadi dodiruju.
Naučnici su uzbuđeni, jer otkriće sugeriše osnovno novo načelo dizajna za elektronsku tehnologiju. Provodnici su toliko važni da gotovo svaki novi razvoj otvara nove linije za razvoj tehnologije, objasnili su.

Jedna od atraktivnih karakteristika materijala su nove opcije za obradu. Na primjer, metali se obično moraju otopiti kako bi bili izrađeni u pravi oblik za čip ili uređaj, što ograničava ono što možete napraviti s njima, jer druge komponente uređaja moraju biti u stanju da izdrže toplotu potrebnu za obradu tih materijala.

Novi materijal nema takvo ograničenje, jer se može izraditi na sobnoj temperaturi. Takođe se može koristiti ako je potreba da uređaj ili dijelovi uređaja izdrže toplotu, kiselinu, alkalnost ili vlažnost, što je prethodno ograničavalo mogućnosti inženjera za razvoj nove tehnologije.

Tim takođe istražuje različite oblike i funkcije koje materijal može imati. "Mislimo da ga možemo napraviti u 2-D ili 3-D, učiniti ga poroznim ili čak uvesti druge funkcije dodavanjem različitih veza", rekao je Ksie.

Preveo i priredio: S. Đurđić