Ученые из Чикагского университета нашли способ создать материал, который можно сделать как пластик, но проводить электричество, как металл.
Это своего рода проводящий «Play-Doh»: он может привести к созданию совершенно нового класса электронных устройств.
Исследование, опубликованное 26 октября в Nature (Я связываю это с вами здесь), показывает, как создать тип материала, в котором молекулярные фрагменты беспорядочны и беспорядочны, но при этом могут очень хорошо проводить электричество.
Это противоречит всем известным нам правилам проводимости: Например, для ученых это все равно, что увидеть, как машина съезжает с дороги, оказывается в воде и продолжает двигаться со скоростью 100 миль в час, не меняя своего поведения.
К моделируемым электрическим устройствам?
Открытие, сделанное в Чикаго, частично необъяснимо, частично случайно: как и все великие открытия. Это может быть чрезвычайно полезным.
«В принципе, это открывает возможности для разработки совершенно новых устройств», — говорит он. Джон Андерсон, доцент кафедры химии Чикагского университета и старший автор исследования. «Мы сможем получить материалы, которые проводят электричество, легко поддаются формованию и очень прочны для повседневного использования».
«Не существует теории, объясняющей это»
Мы знаем: токопроводящие материалы имеют решающее значение для телевизоров, мобильных телефонов и других электронных устройств. Наиболее известны и популярны металлы: медь, золото, алюминий.
Около 50 лет назад ученым удалось создать проводники из органических материалов, прошедших химическую обработку, известную как «легирование». Короче говоря, путем распыления нескольких атомов или электронов через материал. Это привело к созданию материалов, которые более гибкие и податливые, чем традиционные металлы, но проблема в том, что они не очень стабильны: они могут потерять свою проводимость при воздействии влаги или при слишком высокой температуре.
Все эти органические металлические проводники имеют одну общую черту: они состоят из прямых и близко расположенных рядов атомов или молекул. И ученые посчитали, что это оптимальная конфигурация для хорошей проводимости электричества.
Когда первый автор этого исследования, Цзязе Се, начал экспериментировать с некоторыми материалами, открытыми много лет назад, но в значительной степени проигнорированными, он обнаружил нечто удивительное.
Нанизав атомы никеля, как жемчуг, в молекулярное «ожерелье» из углерода и серы, он заметил, что полученный материал проводит электричество. И он сделал это очень хорошо.
«Мы нагревали его, охлаждали, подвергали воздействию воздуха и влаги, даже распыляли кислоту, но ничего не произошло», — говорят ученые. И, что еще более удивительно, молекулярная структура материала неупорядочена. «Это не должен быть металл», — говорит Андерсон. «Не существует твердой теории, объясняющей это».
Ученые сходят с ума
Се, Андерсон и коллеги пытаются выяснить, как эта «вещь» может проводить электричество. Гипотеза состоит в том, что материал образует слои, как листы лазаньи. По этой причине, даже манипулируя им, электроны все равно могут двигаться внутри него, пока эти тонкие слои находятся в контакте.
Конечный результат беспрецедентен для проводящего материала. Как уже упоминалось, это почти как проводящий пластилин Play-Doh: вы можете втиснуть его на место, и он просто продолжит выполнять свою работу.
Ученые взволнованы тем, что открытие предлагает принципиально новый принцип проектирования электронных технологий. Принцип, который имеет практически бесконечное применение.
И это еще не все: хотя металлы обычно приходится плавить, прежде чем они приобретут правильную форму для чипа или устройства, этот новый материал не имеет таких ограничений: его можно производить при комнатной температуре.
