Gli scienziati dell’Università di Chicago hanno scoperto il modo per creare un materiale che può essere fatto come una plastica, ma conduce l’elettricità come un metallo.
È una sorta di “Play-Doh” conduttivo: potrebbe portare a una classe totalmente nuova di dispositivi elettronici.
La ricerca, pubblicata il 26 ottobre su Nature (ve la linko qui), mostra come creare un tipo di materiale in cui i frammenti molecolari sono confusi e disordinati, ma possono comunque condurre l’elettricità molto bene.
Questo va contro tutte le regole che conosciamo per la conducibilità: per fare un esempio, per gli scienziati è come vedere un’auto che esce di strada, finisce sull’acqua e continua a correre a 100 all’ora senza cambiare comportamento.
Verso dispositivi elettrici modellabili?
La scoperta fatta a Chicago è parzialmente inspiegabile e parzialmente fortuita: proprio come tutte le grandi scoperte. Potrebbe avere una straordinaria utilità.
“In linea di principio apre alla progettazione di dispositivi totalmente nuovi,” dice John Anderson, professore associato di chimica presso l’Università di Chicago e autore senior dello studio. “Potremo ottenere materiali che conducono elettricità, sono facili da modellare e sono molto robusti per l’uso quotidiano”.
“Non c’è una teoria per spiegare questo”
Lo sappiamo: i materiali conduttivi sono cruciali per tv, cellulari ed altri dispositivi elettronici. I più noti e diffusi sono i metalli: rame, oro, alluminio.
Circa 50 anni fa, gli scienziati sono stati in grado di creare conduttori realizzati con materiali organici, con un trattamento chimico noto come “doping”. In sintesi, spruzzando diversi atomi o elettroni attraverso il materiale. Questo ha portato a materiali più flessibili e malleabili rispetto ai metalli tradizionali, ma il problema è che non sono molto stabili: possono perdere la loro conduttività se esposti all’umidità o se la temperatura diventa troppo alta.
Tutti questi conduttori metallici organici hanno una caratteristica comune: sono costituiti da file di atomi o molecole diritte e ravvicinate. E gli scienziati pensavano che per condurre bene l’elettricità questa fosse la configurazione ottimale.
Quando il primo autore di questo studio, Jiaze Xie, ha iniziato a sperimentare alcuni materiali scoperti anni fa, ma in gran parte ignorati, ha scoperto una cosa sorprendente.
Infilando atomi di nichel come perle in una “collana” molecolare fatta di carbonio e zolfo, ha notato che il materiale ottenuto conduceva elettricità. E lo faceva benissimo.
“Lo abbiamo riscaldato, raffreddato, esposto all’aria e all’umidità, perfino irrorato con acido, ma non è successo nulla”, dicono gli scienziati. E, cosa ancora più sorprendente, la struttura molecolare del materiale è disordinata. “Questo non dovrebbe poter essere un metallo”, dice Anderson. “Non c’è una solida teoria per spiegare questo.”
Gli scienziati ammattiscono
Xie, Anderson e colleghi stanno cercando di capire come questa “roba” possa condurre l’elettricità. L’ipotesi è che il materiale formi degli strati, come fogli in una lasagna. Per questo, anche manipolandolo, gli elettroni possono comunque muoversi al suo interno finché questi sottili strati sono in contatto.
Il risultato finale è senza precedenti per un materiale conduttivo. Come detto, è quasi come un Play-Doh conduttivo: puoi schiacciarlo in posizione e continua a fare il sio lavoro.
Gli scienziati sono entusiasti perché la scoperta suggerisce un principio di progettazione fondamentalmente nuovo per la tecnologia elettronica. Un principio che ha applicazioni praticamente infinite.
C’è di più: mentre i metalli di solito devono essere fusi prima di ottenere la forma giusta per un chip o un dispositivo, questo nuovo materiale non ha limiti del genere: può essere prodotto a temperatura ambiente.
