科學(xué)家們研制出了一種制造方法和塑料一樣,但導(dǎo)電性更像金屬的材料。這項研究展示了如何制造一種分子碎片雜亂無章,但仍能極好導(dǎo)電的材料。這一突破表明了電子技術(shù)的一種全新的設(shè)計原則,可能為新型材料的發(fā)明開辟道路。
這項研究與傳導(dǎo)性的規(guī)則相悖,對科學(xué)家來說,就像是看到一輛汽車在水面上,但仍能以每小時約100公里的速度行駛一樣。
制造任何類型的電子設(shè)備,無論是智能手機、太陽能電池板還是電視,導(dǎo)電材料都是絕對必要的。到目前為止,最古老和最大的一組導(dǎo)體是金屬:銅、金、鋁。大約50年前,科學(xué)家們能夠使用一種被稱為“摻雜”的化學(xué)處理方法,制造出由有機材料制成的導(dǎo)體?!皳诫s”是指在材料中撒入不同的原子或電子,這些材料比傳統(tǒng)金屬更靈活,更容易加工,但問題是它們不太穩(wěn)定,如果暴露在濕氣中或溫度太高,它們可能會失去導(dǎo)電性。
科學(xué)家們認(rèn)為,一種材料必須有內(nèi)部分子筆直、有序的排列,才能有效地導(dǎo)電。于是,研究人員將鎳原子像珍珠一樣穿成一串由碳和硫制成的分子珠進(jìn)行測試。
令科學(xué)家驚訝的是,這種材料很容易導(dǎo)電,且導(dǎo)電性很強。更重要的是,它非常穩(wěn)定。這種新材料可以在室溫下制造,還不受炎熱、寒冷、潮濕以及酸堿環(huán)境的影響。
更令人驚訝的是,這種材料的分子結(jié)構(gòu)是無序的?!皬幕久鎭砜?,這不應(yīng)該是一種金屬。”科學(xué)家說,“沒有一個可靠的理論來解釋這一點?!?/span>
科學(xué)家們試圖了解這種材料是如何導(dǎo)電的。經(jīng)過測試、模擬和理論工作,他們認(rèn)為這種材料可以形成層,就像千層面中的薄片。即使薄片橫向旋轉(zhuǎn),不再形成整齊的千層面堆疊,但只要這些薄片相互接觸,電子仍然可以水平或垂直移動。
他們表示“這幾乎就像是導(dǎo)電的橡皮泥,把它涂在適當(dāng)?shù)奈恢?,它就會?dǎo)電”。