پژوهشگران ماده ای خمیری با قابلیت رسانایی الکتریکی فراوری کردند - وبلاگ عکس

به گزارش وبلاگ عکس، تیمی از دانشمندانی که روی یک دسته مواد آزمایشگاهی کار می نمایند، با شناسایی نوعی خمیر رسانا به پیشرفتی دست یافته اند که می تواند نسل جدیدی از دستگاه های الکترونیکی را شکل دهد.

این نوآوری، به نوعی مانند یک خمیر بازی است که توانایی رسانایی دارد و در عین حال می توان آن را به آسانی به شکل دلخواه درآورد. بدین ترتیب این ماده دو ویژگی را به گونه ای ترکیب می نماید که به نظر می رسد با یک شرح تئوری در تناقض است.

موادی مانند آلومینیوم، مس یا فلزات دیگر که رسانای الکتریسیته هستند، در بعضی موارد ویژگی های مشترکی دارند. آن ها از ردیف های منظمی از اتم ها یا مولکول ها تشکیل شده اند که در یک پیکربندی مستحکم قرار گرفته اند؛ چیزی که تصور می شد برای حرکت آزادانه الکترون ها در مواد لازم است.

جیاز ژی (Jiaze Xie) پژوهشگر دانشگاه شیکاگو اما احتمالات دیگری را آنالیز کرد. او در حال آزمایش مواد مبتنی بر رشته های مولکولی ساخته شده از کربن و گوگرد بود که با اتم های نیکل درهم آمیخته شده اند و به نتایج غیرمنتظره ای رسید. در کمال تعجب، این ماده یک رسانای بسیار کارآمد الکتریسیته بود و توانست عملکرد خود را در طیف وسیعی از شرایط نامناسب حفظ کند.

زی که اکنون در دانشگاه پرینستون فعالیت دارد درباره این نتایج که در نشریه نیچر (Nature) ارائه شده است، گفت: ما این ماده را گرم کردیم، سرد کردیم، آن را در معرض هوا و رطوبت قرار دادیم و حتی اسید و باز روی آن ریختیم و هیچ اتفاقی نیفتاد.

توانایی رسانایی این ماده در تضاد با ساختار مولکولی بی نظم آن به نظر می رسد. پس از آزمایش و شبیه سازی، محققان بر این باورند که این رفتار به علت یک ساختار لازانیا-مانند است که در آن، مواد لایه هایی مانند صفحات لازانیا تشکیل می دهند و به الکترون ها امکان می دهد هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی حرکت نمایند، حتی زمانی که آن لایه ها تراز نباشند.

جان اندرسون (John Anderson) نویسنده ارشد این مطالعه هم درباره نتایج گفت: از یک نگاه بنیادی، این نمی تواند فلز باشد و تئوری محکمی هم برای شرح آن وجود ندارد.

به گفته دانشمندان که این ماده رسانا از نظر انعطاف پذیری و رسانایی الکتریسیته بی سابقه است. اندرسون آن را به خمیر بازی رسانا تشبیه می نماید که می توان آن را در جای دلخواه فرو کرد تا جریان الکتریسیته را راهنمایی کند.

به وسیله آزمایش های شیمیایی، دانشمندان توانسته اند رساناهایی از مواد آلی بسازند که پردازش آن ها آسان تر بوده و انعطاف پذیری دارند، اما رسانایی آن ها معمولا در دماهای بالا یا در معرض رطوبت کاهش می یابد. اکنون با توانایی مقاومت در برابر این عوامل، دانشمندان معتقدند که بستر شکل گیری طبقه بندی تازه ای از مواد رسانا را ایجاد نموده اند.

اندرسون با اشاره به این موضوع گفت: در اصل این موضوع، باعث طراحی یک کلاس کاملا نو از مواد رسانا که شکل دهی آسانی دارند و در شرایط روزمره بسیار مقاوم هستند، می گردد.

دیگر ویژگی کاربردی ماده تازه آن است که بر خلاف فلزات یا مواد رسانای معمولی که احتیاج به ذوب شدن به شکل هایی متناسب با دستگاه های الکترونیکی مختلف دارند، این ماده را می توان در دمای اتاق ساخت. این تیم امیدوار است که با آزمایش شکل ها و عملنمودهای مختلف، قابلیت های این ماده را بیشتر توسعه دهد.

چنان که زی در این زمینه اشاره نمود: فکر می کنیم می توانیم آن را دوبعدی یا سه بعدی کنیم، متخلخل کنیم، یا حتی با افزودن گره ها یا پیوندهای مختلف، عملنمودهای دیگری را برای آن معرفی کنیم.

طرحی گرافیکی از ساختار ماده رسانای تازه با قابلیت شکل پذیری

Credit: Frank Wegloski

منبع: New Atlas