Plastik, metal fantastik!

Vir slike: Kolaž iz slik z licenco Creative Commons

Kovine so ponavadi odlični prevodniki električne energije, zato jih uporabljamo v elektronskih elementih vseh vrst. Raziskovalna ekipa z Univerze v Čikagu je izdelala organski material, ki prevaja elektriko kot kovina, čeprav je njegova struktura steklasto neurejena. Svoje odkritje so popisali v reviji Nature.

Dobro je znano, da električno energijo od elektrarn do mehanskih delov v elektronskih napravah prenašamo skoraj izključno skozi kovinske vodnike, na čemer sloni vsa uporabnost električne sile. Kovine to omogočajo, ker so energijska stanja elektronov v urejeni kristalni mreži kovine v primerjavi z drugimi materiali zelo ugodna za pretakanje električno vzburjenih elektronov vzdolž vodnika pod napetostjo. Kovine pa imajo kljub mnogim ugodnim lastnostim tudi hibe. Za obdelavo kovin so pogosto potrebne visoke temperature ali močne mehanske sile, pogosto so neobstojne na kisiku in v prisotnosti vode. Prav tako reagirajo v kislih in bazičnih medijih, vpliv na njihovo obnašanje pa ima tudi temperatura.

Znanost / Frequenza della scienza

Grafen

Fizikalna modna muha ali material prihodnosti?

Ian Mihailovic

 / 6. 1. 2016

Zaradi omenjenih lastnosti je uporabnost kovin manjša od želene; to so nekateri posebni primeri, ki zahtevajo tehnološko zahtevno in drago poobdelavo, na primer pri izdelavi računalniških vezij ali zaslonov. V zadnjih desetletjih so začeli raziskovati nove materiale, ki bi zagotavljali zadovoljivo električno prevodnost. Poznamo na primer proces dopiranja organskih kristalnih mrež s posameznimi kovinskimi atomi, pri čemer je največja težava organskih matrik ravno nestabilnost pri visokih temperaturah.

Znanstvena ekipa je izdelala organski material, ki izkazuje zadovoljivo prevodnost, primerljivo z grafitom, in je elektrodinamsko ter strukturno stabilen pri visokih temperaturah, vlagi in drugih pogojih. Poimenovali so ga nikljev tetratiafulvalen tetratiolat. Na presenečenje znanstvene ekipe material ni kristalinčen, ampak amorfen – bolj kot kovini je torej podoben steklastim in plastičnim masam. V diskusiji članka navajajo, da so takšne lastnosti sicer v neskladju z razumevanjem prenosa električnega naboja po snovi.

S teoretičnimi izračuni so nato želeli ugotoviti, katere molekulske strukture lahko pojasnijo izmerjeno ugodno pretočnost elektronov in plastičnost mase. Za izračune so se poslužili teorije gostotnih funkcionalov, ki je pogosta kvantnomehanska računska metoda za napovedovanje meddelčnih interakcij. Ugodne lastnosti izdelane plastike je omenjena metoda pripisala π-π interakcijam med aromatskimi obroči sosednjih molekul in interakcijam med atomi žvepla v različnih plasteh amorfnega praška. Velika prednost novega plastičnega materiala pa je tudi izdelava prevodnih elementov pri sobni temperaturi.

Nad gnetljivo organometaliko se navdušuje Luka.