Новый необычный материал ведет себя как проводящий пластилин
Ученые, работающие с экспериментальным классом материалов, совершили прорыв, который может сформировать новое поколение электронных устройств. Творение исследователей сравнивают с токопроводящим пластилином, которому можно легко придать форму, сочетая две характеристики таким образом, который, по их словам, не поддается теоретическому объяснению.
Материалы, которые проводят электричество, такие как алюминий, медь или другие металлы, как правило, имеют некоторые общие черты.
Они состоят из аккуратных рядов атомов или молекул, расположенных в тесной конфигурации, которая, как считалось, имеет решающее значение для свободного перемещения электронов через материал.
В новой работе исследователи экспериментировал с материалами на основе молекулярных струн из углерода и серы с вкраплениями атомов никеля и получили неожиданные результаты. К их удивлению, материал оказался очень эффективным проводником электричества и смог сохранить свои характеристики в самых суровых условиях.
«Мы нагревали его, охлаждали, подвергали воздействию воздуха и влажности и даже капали на него кислотой и щелочью, и ничего не произошло», — говорят ученые.
Проводящие способности материала противоречат его неупорядоченной молекулярной структуре. После тестирования и моделирования исследователи пришли к выводу, что это связано с конфигурацией, похожей на лазанью, в которой материал образует слои, подобные листам макарон, что позволяет электронам перемещаться как по горизонтали, так и по вертикали, даже если эти слои вращаются неравномерно.
«С фундаментальной точки зрения это не должно быть металлом», — сказал старший автор работы Джон Андерсон. «Нет твердой теории, объясняющей это».
Ученые говорят, что такой проводящий материал является беспрецедентным в том, что он может быть гибким и проводить электричество. Они сравнили его с «проводящим пластилином — вы можете вставить его в любое место, и он будет проводить электричество».
С помощью химической обработки ученые смогли изготовить проводники из органических материалов, которые легче обрабатывать и которые обеспечивают некоторую гибкость, но их проводимость обычно снижается при высоких температурах или при воздействии влаги.
Ученые считают, что способность противостоять этим факторам заложила основу для нового класса проводящих материалов.
«В принципе, это открывает возможности для разработки совершенно нового класса материалов, которые проводят электричество, легко поддаются формовке и очень прочны в повседневных условиях», — сказал Джон Андерсон.
В пользу этого говорит тот факт, что материал можно изготавливать при комнатной температуре, в отличие от металлов или обычных проводниковых материалов, которые необходимо расплавлять, придавая им форму, подходящую для различных электронных устройств. И команда надеется еще больше расширить возможности, экспериментируя с разными формами и функциями.
«Мы думаем, что можем сделать его двумерным или трехмерным, сделать его пористым или даже ввести другие функции, добавив различные компоновщики или узлы».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.