Sciencemag.cz
Doporučujeme
Organické vodiče již existují asi půl století, jsou pružné a snadněji se tvarují i jinak zpracovávají než kovy (nemusí se tavit atd.), stále ale mají určitá omezení. Potíž je hlavně v tom, že tyto materiály nejsou příliš stabilní; mohou ztratit svou vodivost třeba už jen vlivem vlhkosti nebo zvýšením teploty.
V zásadě mají organické i tradiční kovové vodiče jednu společnou vlastnost. Jsou tvořeny rovnými, těsně uspořádanými řadami atomů nebo molekul. To znamená, že elektrony mohou materiálem snadno proudit v přímých liniích, podobně jako auta na dálnici. Vědci se ve skutečnosti domnívali, že materiál musí obsahovat tyto rovné, uspořádané řady, bez toho není elektrická vodivost vůbec možná.
John Anderson a Jiaze Xie z Chicagské univerzity a jejich kolegové nyní přišli se zcela novým materiálem, který tato omezení překonává. Základem materiálu řetězce atomu uhlíku a síry, do nichž vědci přidali atomy niklu. Ukázalo se, že tato látka je velmi dobrým vodičem, navíc je velmi stabilní. Nevadí jí vzduch, zvýšení teploty, vlhkost, dokonce odolá i kyselinám nebo zásadám. Mohla by se tedy velmi dobře uplatnit v reálných průmyslových aplikacích.
Po teoretické stránce celý jev zatím není dobře vysvětlen, respektive neexistují pro něj žádná ucelená teorie. Molekulární struktura materiálu je neuspořádaná a z fundamentálního pohledu by se jako kov chovat prostě neměla. Po dalších testech, simulacích a teoretických úvahách došli autoři studie k závěru, že materiál tvoří vrstvy, jakési plátky. I když se plátky chaoticky otáčejí do stran a přímo na sebe nenavazují, elektrony se stále mohou pohybovat horizontálně nebo vertikálně – stačí, aby se různé kousky materiálu navzájem dotýkaly. Výsledkem je něco jako vodivá modelína (v originálu Play-Doh), kterou lze na požadované místo prostě namačkat.
Výroba materiálu probíhá při pokojové teplotě. Co se týče jeho dalších možných forem a funkcí, podle autorů výzkumu by měl jít připravovat ve 2D i 3D podobě, může být porézní nebo dokonce upraven do dalších struktur s pomocí různých pojiv, „zauzlován“ atp.
John Anderson, Intrinsic glassy-metallic transport in an amorphous coordination polymer, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05261-4. www.nature.com/articles/s41586-022-05261-4
Zdroj: University of Chicago / Phys.org
Poznámka PH: Ale to snad každá pevná/souvislá látka se vyznačuje tím, že jednotlivé molekuly a jejich části na sebe nějak navazují, ať jde o krystal, amorfní látku apod. Čili podané vysvětlení vodivosti materiálu není zrovna přesvědčivé…?
