혁신은 전자, 장치를 위한 새로운 종류의 재료로 가는 길을 제시할 수 있습니 다.

시카고 대학(University of Chicago)의 과학자들은 플라스틱처럼 만들 수 있지만 전기를 금속처럼 더 많이 전도하는 물질을 만드는 방법을 발견했습니다.

10월 26일에 발표된 연구 자연, 분자 조각이 뒤죽박죽이고 무질서하지만 여전히 전기를 매우 잘 전도할 수 있는 일종의 물질을 만드는 방법을 보여줍니다.

이것은 우리가 전도율에 대해 알고 있는 모든 규칙에 위배됩니다. 과학자에게 그것은 일종의 물 위를 달리면서도 여전히 70mph로 가는 자동차를 보는 ​​것과 같습니다. 그러나 이 발견은 매우 유용할 수도 있습니다. 혁명적인 것을 발명하고 싶다면 프로세스는 종종 완전히 새로운 재료를 발견하는 것으로 시작됩니다.

시카고 대학의 화학과 부교수인 존 앤더슨(John Anderson)은 “원칙적으로 이것은 전기를 전도하고 모양을 만들기 쉽고 일상적인 조건에서 매우 견고한 완전히 새로운 종류의 재료 설계를 가능하게 합니다”라고 말했습니다. 연구의 수석 저자. 논문의 첫 번째 저자인 Jiaze Xie(PhD’22, 현재 Princeton)는 “본질적으로 이것은 매우 중요한 기술 그룹의 재료에 대한 새로운 가능성을 제시합니다.”라고 말했습니다.

‘이를 설명할 확실한 이론이 없다’

iPhone, 태양 전지판, 텔레비전 등 모든 종류의 전자 장치를 만드는 경우 전도성 재료는 절대적으로 필요합니다. 지금까지 가장 오래되고 가장 큰 도체 그룹은 구리, 금, 알루미늄과 같은 금속입니다. 그런 다음 약 50년 전에 과학자들은 “도핑”으로 알려진 화학 처리를 사용하여 유기 재료로 만들어진 전도체를 만들 수 있었습니다. 이것은 이러한 재료가 기존 금속보다 유연하고 가공하기 쉽기 때문에 유리하지만 문제는 매우 안정적이지 않다는 것입니다. 습기에 노출되거나 온도가 너무 높아지면 전도성을 잃을 수 있습니다.

그러나 기본적으로 이러한 유기 및 기존 금속 전도체는 모두 공통된 특성을 공유합니다. 그것들은 원자 또는 분자의 직선적이고 밀접하게 채워진 열로 구성됩니다. 이것은 전자가 고속도로의 자동차처럼 물질을 통해 쉽게 흐를 수 있음을 의미합니다. 사실 과학자들은 물질이 가졌다 전기를 효율적으로 전도하기 위해 이러한 직선적이고 질서 정연한 행을 갖는 것.

그런 다음 Xie는 몇 년 전에 발견된 몇 가지 재료로 실험을 시작했지만 대부분 무시되었습니다. 그는 진주와 같은 니켈 원자를 탄소와 황으로 만들어진 분자 구슬로 묶고 테스트를 시작했습니다.

과학자들은 놀랍게도 이 물질은 전기를 쉽고 강력하게 전도했습니다. 무엇보다 매우 안정적이었습니다. “우리는 그것을 가열하고, 식히고, 공기와 습기에 노출시키고, 심지어 산과 염기를 떨어뜨렸지만 아무 일도 일어나지 않았습니다.”라고 Xie가 말했습니다. 이는 실제 세계에서 작동해야 하는 장치에 엄청난 도움이 됩니다.

그러나 과학자들에게 가장 놀라운 것은 물질의 분자 구조가 무질서하다는 것이었습니다. Anderson은 “기본적인 그림에서 금속이 될 수 없어야 합니다.”라고 말했습니다. “이를 설명할 확실한 이론이 없습니다.”

Xie, Anderson 및 그들의 연구실은 이 물질이 어떻게 전기를 전도할 수 있는지 이해하기 위해 대학 주변의 다른 과학자들과 협력했습니다. 테스트, 시뮬레이션 및 이론적 작업 후에 그들은 재료가 라자냐의 시트와 같은 층을 형성한다고 생각합니다. 시트가 옆으로 회전하여 더 이상 깔끔한 라자냐 스택을 형성하지 않더라도 전자는 조각이 닿는 한 수평 또는 수직으로 여전히 이동할 수 있습니다.

최종 결과는 전도성 물질에 대해 전례가 없는 것입니다. Anderson은 “거의 전도성 Play-Doh와 비슷합니다. 제자리에 밀어 넣으면 전기가 전도됩니다.”라고 말했습니다.

과학자들은 이 발견이 전자 기술에 대한 근본적으로 새로운 설계 원리를 제안하기 때문에 흥분합니다. 도체는 매우 중요하여 거의 모든 새로운 개발이 기술에 대한 새로운 라인을 여는 것이라고 설명했습니다.

재료의 매력적인 특성 중 하나는 가공을 위한 새로운 옵션입니다. 예를 들어, 금속은 일반적으로 칩이나 장치에 적합한 모양으로 만들기 위해 녹여야 하는데, 이는 장치의 다른 구성 요소가 처리에 필요한 열을 견딜 수 있어야 하기 때문에 금속으로 만들 수 있는 것이 제한됩니다. 이러한 자료.

새로운 소재는 실온에서 만들 수 있기 때문에 이러한 제한이 없습니다. 또한 열, 산 또는 알칼리성 또는 습도를 견딜 수 있는 장치 또는 부품이 필요하기 때문에 이전에 엔지니어가 신기술을 개발할 수 있는 옵션이 제한된 경우에도 사용할 수 있습니다.

팀은 또한 재료가 만들 수 있는 다양한 형태와 기능을 탐구하고 있습니다. “우리는 그것을 2차원 또는 3차원으로 만들거나 다공성으로 만들거나 다른 링커나 노드를 추가하여 다른 기능을 도입할 수도 있다고 생각합니다.”라고 Xie가 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221026114443.htm