Ученые создали способ, позволяющий производить материал-легкий как пластик

Ученые создали способ, позволяющий производить материал-легкий как пластик

Мир новостей цитирует отчет Phys.Org: Ученые из Чикагского университета открыли способ создания материала, который можно сделать как пластик, но проводить электричество больше, как металл.

Ученые создали способ, позволяющий производить материал-легкий как пластик
Группа ученых. Вверху сотрудники лаборатории Андерсона за работой. Предоставлено: Джон Зич/Чикагский университет. © Phys.Org

Исследование, опубликованное 26 октября в журнале Nature., показывает, как создать материал, молекулярные фрагменты которого перемешаны и неупорядочены, но при этом могут очень хорошо проводить электричество.

«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, доцент кафедры химии Чикагского университета, старший автор исследования.

«По сути, это предлагает новые возможности для чрезвычайно важной технологической группы материалов», — сказал Цзязе Се (доктор философии 22 года, сейчас в Принстоне), первый автор статьи.

Се начал экспериментировать с некоторыми материалами, обнаруженными много лет назад, но в значительной степени проигнорированными. Он нанизал атомы никеля, как жемчужины, на цепочку молекулярных шариков из углерода и серы и начал испытания. К удивлению ученых, материал легко и сильно проводил электричество. Более того, он был очень стабильным.

«Мы нагревали его, охлаждали, подвергали воздействию воздуха и влажности и даже капали на него кислотой и щелочью, и ничего не произошло», — сказал Се.

Это чрезвычайно полезно для устройства, которое должно функционировать в реальном мире. Но самым поразительным для ученых было то, что молекулярная структура материала была неупорядоченной.

«С фундаментальной точки зрения это не должно быть металлом», — сказал Андерсон.

«Нет твердой теории, объясняющей это».

Се, Андерсон и их лаборатория работали с другими учеными университета, пытаясь понять, как материал может проводить электричество. После испытаний, симуляций и теоретической работы они пришли к выводу, что материал образует слои, как листы в лазанье.

Даже если листы вращаются вбок, больше не образуя аккуратную стопку лазаньи, электроны все равно могут двигаться горизонтально или вертикально — до тех пор, пока кусочки соприкасаются. Конечный результат беспрецедентен для проводящего материала.

«Это почти то же самое, что проводящий пластилин Play-Doh — вы можете положить его на место, и он проводит электричество», — сказал Андерсон.

Ученые взволнованы, потому что открытие предлагает принципиально новый принцип проектирования электронных технологий. Они объяснили, что проводники настолько важны, что практически любая новая разработка открывает новые направления для технологий.

В отчете говорится, что новый материал «может быть изготовлен при комнатной температуре» и «может также использоваться там, где необходимость в устройстве или частях устройства, устойчивых к теплу, кислоте или щелочи или влажности, ранее ограничивала возможности инженеров по разработке новых материалов», –технологии.

Се добавил: «Мы думаем, что можем сделать его 2D или 3D, сделать его пористым или даже ввести другие функции, добавив различные компоновщики или узлы».