Amerykańscy naukowcy znaleźli sposób na stworzenie materiału, w którym fragmenty molekularne są pomieszane i nieuporządkowane, ale jednocześnie mogą bardzo dobrze przewodzić prąd – informuje serwis prasowy Uniwersytetu w Chicago.

Nowy materiał został szczegółowo opisany w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature.

„Otwiera to możliwość opracowania zupełnie nowej klasy materiałów, które przewodzą prąd, są łatwe do formowania i bardzo trwałe w codziennych warunkach” – powiedział John Anderson, adiunkt chemii na Uniwersytecie w Chicago i główny autor badania.

Kiedyś uważaliśmy, że materiałami, które dobrze przewodzą prąd, są metale (miedź, złoto, aluminium i inne). Około 50 lat temu dodano do nich przewodniki wykonane z materiałów organicznych. Aby stworzyć ten ostatni, naukowcy zastosowali obróbkę chemiczną znaną jako domieszkowanie, w której do materiału dodaje się różne atomy lub elektrony, aby nadać mu nowe właściwości chemiczne. Jest to korzystne, ponieważ materiały te są bardziej elastyczne i łatwiejsze w obróbce niż tradycyjne metale. Przewodniki organiczne mają jednak dużą wadę. Nie są bardzo stabilne i mogą tracić przewodnictwo, na przykład w zbyt wysokiej temperaturze.

Zarówno przewodniki organiczne, jak i metaliczne składają się z prostych, gęsto upakowanych rzędów atomów lub cząsteczek. Oznacza to, że elektrony mogą z łatwością przechodzić przez materiał.

Jednak struktura molekularna nowego materiału jest nieuporządkowana. Cząsteczka plasteliny zawiera łańcuch węgla i siarki, do którego dodano atomy niklu. Po testach, symulacjach i pracach teoretycznych naukowcy zrozumieli, dlaczego materiał może przewodzić elektryczność. Tworzy warstwy i nawet jeśli obracają się na boki, nie zbierając w zgrabny "stos", elektrony mogą nadal poruszać się poziomo lub pionowo, o ile te części są w kontakcie.

Co więcej, nowy materiał okazał się bardzo stabilny. Naukowcy podgrzali go, ochłodzili, wystawili na działanie powietrza i wilgoci, a nawet skropili go kwasem i alkaliami i nic się nie stało.

Nowy materiał można wytwarzać w temperaturze pokojowej. Może być również stosowany w zastosowaniach, w których urządzenie lub części muszą być odporne na działanie ciepła, kwasu, zasad lub wilgoci. Ta właściwość jest zauważalną przewagą nad tradycyjnymi przewodnikami metalowymi. Metale zwykle muszą być topione, aby nadać im odpowiedni kształt dla chipa lub urządzenia, co ogranicza to, co można z nimi zrobić, ponieważ inne elementy urządzenia muszą być w stanie wytrzymać ciepło wymagane do obróbki metali.

Materiały przewodzące prąd elektryczny są niezbędne do budowy urządzeń elektronicznych, od smartfonów po panele słoneczne.