Investigadores de la Universidad de Chicago han descubierto una forma de crear un material que puede fabricarse como un plástico, pero conduce la electricidad como un metal.
En un artículo publicado en la revista Nature, los científicos explican que aunque los fragmentos moleculares del material están revueltos y desordenado, aún puede conducir la electricidad extremadamente bien. Esto va en contra de todas las reglas conocidas sobre conductividad.
“En principio, esto abre el diseño de una clase completamente nueva de materiales que conducen la electricidad, son fáciles de moldear y son muy resistentes en las condiciones cotidianas”, dijo John Anderson, autor principal del estudio, en un comunicado de prensa.
Anderson explicó que, con diferencia, el grupo de conductores más grande y antiguo son los metales: cobre, oro, aluminio, etc. Luego, hace aproximadamente 50 años, los científicos pudieron crear conductores hechos de materiales orgánicos mediante el uso de un tratamiento químico conocido como «dopaje», que rocía diferentes átomos o electrones a través de la material.
El uso de esta técnica ha demostrado ser ventajoso porque los materiales se vuelven más flexibles y fáciles de procesar que los metales tradicionales. Sin embargo, el problema al que se enfrentan es que no son muy estables; pueden perder su conductividad si se exponen a la humedad o si la temperatura sube demasiado.
Átomos de níquel
En cuanto a sus características básicas, tanto los conductores orgánicos como los metálicos tradicionales comparten algo en común: están formados por filas rectas y compactas de átomos o moléculas. Esto significa que los electrones pueden fluir fácilmente a través del material, como los automóviles en una carretera. De hecho, los científicos pensaron que un material tenía que tener estas filas rectas y ordenadas para conducir la electricidad de manera eficiente.
Pero recientemente, el autor principal del estudio, Jiaze Xie, comenzó a experimentar con átomos de níquel, que ensartó como perlas en una cadena de cuentas moleculares hechas de carbono y azufre y comenzó a probar.
Para su asombro, el material conducía con facilidad y fuerza la electricidad. Además, era muy estable.
“Lo calentamos, lo enfriamos, lo expusimos al aire y la humedad, e incluso le echamos ácido y base, y no pasó nada”, dijo Xie. “Eso es de gran ayuda para un dispositivo que tiene que funcionar en el mundo real”.
Pero para Xie y sus colegas, lo más sorprendente fue que la estructura molecular del material estaba desordenada.
“Desde una imagen fundamental, eso no debería ser un metal”, dijo Anderson. “No hay una teoría sólida para explicar esto.”
Xie, Anderson y su laboratorio trabajaron con otros científicos para tratar de comprender cómo el material puede conducir la electricidad. Después de pruebas, simulaciones y trabajo teórico, creen que el material forma capas como láminas en una lasaña. Incluso si las hojas giran hacia los lados, ya no forman una pila de lasaña ordenada, los electrones aún pueden moverse horizontal o verticalmente, siempre que las piezas se toquen.
El resultado final no tiene precedentes para un material conductor.
“Es casi como Play-Doh conductivo: puedes aplastarlo en su lugar y conduce la electricidad”, dijo Anderson.
Los científicos están entusiasmados porque el descubrimiento sugiere un principio de diseño fundamentalmente nuevo para la electrónica. Por ejemplo, los metales generalmente deben fundirse para darles la forma adecuada para un chip o dispositivo, lo que limita lo que se puede hacer con ellos, ya que otros componentes del dispositivo deben poder soportar el calor necesario para procesar. estos materiales.
El nuevo material no tiene esa restricción porque puede fabricarse a temperatura ambiente.
