کشف موادی مانند پلاستیک با رسانایی مشابه فلزات

دانشمندان دانشگاه شیکاگو، راهی کشف کرده‌اند که طی آن موادی مانند پلاستیک ساخته می‌شود که رسانایی مشابه فلزات دارند. جزئیات این کشف طی مقاله‌ای در مجله Nature چاپ شده است.

کشف وجود این ماده برخلاف همه‌ی قوانین شناخته شده در مورد رسانایی است. در واقع کشف این ماده مانند این است که ماشینی را ببینیم که روی آب با سرعت ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت در حال حرکت است. با این حال، اگر این کشف به حقیقت بپیوندد، می‌تواند کاربردهای زیادی داشته باشد.

این کشف کمک می‌کند کلاس جدیدی از مواد ساخته شوند که علی‌رغم رسانا بودن شکل‌دهی راحتی دارند و از قدرت مناسبی برای کارهای روزمره نیز برخوردار هستند.

مواد رسانا از ضروریات ساخت تجهیزات الکتریکی هستند. بزرگ‌ترین گروه مواد رسانا شامل فلزاتی مانند مس، طلا و آلومینیوم است. حدود ۵۰ سال پیش دانشمندان توانستند رساناهایی را به کمک مواد آلی بسازند. از مزایای این رساناها می‌توان به انعطاف‌پذیری آن‌ها و همچنین شکل‌دهی راحت آن‌ها اشاره کرد. ولی از طرف دیگر مشکل این مواد عدم پایداری آن‌ها بود. این مواد در صورت قرارگیری در معرض رطوبت یا دمای بالا، رسانایی خود را از دست می‌دادند.

از خصوصیات مشترک رساناهای فلزی و رساناهای آلی می‌توان به وجود ردیف‌های مستقیم و درهم‌تنیده‌ی اتم‌ها و مولکول‌ها اشاره کرد. به این ترتیب، الکترون‌ها می‌توانند به راحتی در ماده حرکت کرده و الکتریسیته را منتقل کنند. به همین خاطر دانشمندان این تصور را همیشه داشته‌اند که برای رسانا بودن وجود ردیف‌های مستقیم و درهم‌تنیده از اتم‌ها و مولکول‌ها ضروری است.

محققین برای انجام مطالعه‌ای جدید در زمینه‌ی رسانایی، مواد ساخته شده در گذشته را مورد بررسی مجدد قرار دادند. آن‌ها اتم‌های نیکل را در بستر کربن و گوگرد قرار دادند و آزمایش‌های خود را روی آن انجام دادند. آزمایش‌ها نشان دادند که این ماده رسانایی بالایی دارد و از طرف دیگر بسیار پایدار است و در برابر گرما، سرما و رطوبت خاصیت خود را از دست نمی‌دهد. حتی ریختن اسید و قلیا بر روی این ماده نیز اثری بر روی رسانایی ماده‌ی تولید شده نداشته است. قسمت جالب این کشف اینجا است که اتم‌ها به‌طور کل در این ماده به صورت منظم قرار نمی‌گیرند.

این کشف در واقع قوانین طراحی جدیدی را برای تکنولوژی‌های الکترونیکی ارائه می‌دهد. این ماده جدید هیچ محدودیت دمایی برای تولید ندارد و مانند فلزات نیاز نیست تا دماهای بالا ذوب شود و سپس به شکل دلخواه درآید، بلکه در دمای اتاق نیز می‌توان آن‌را به شکل دلخواه تهیه کرد.

دانشمندان همچنین اعلام کرده‌اند که می‌توان این ماده را به‌صورت دو بُعدی و سه بُعدی نیز ساخت. حتی ممکن است بتوان اتم‌های دیگری نیز به این ماده اضافه کرد و عملکرد جدیدی از آن به‌دست آورد.