Nytt material för framtidens minnen

Martijn Kemerink, professor vid Linköpings universitet, har tillsammans med kollegor i Spanien och Nederländerna, tagit fram det första materialet någonsin som har en ledningsförmåga som kan slås av och på via den ferroelektriska polarisationen.

Martijn Kemerink, professor Avdelningen för komplexa material och system Martijn Kemerink, professor Avdelningen för komplexa material och system Foto: Thor BalkhedFenomenet kan användas i framtidens små och flexibla minnen eller för helt nya typer av solceller.

I en artikel, publicerad i ansedda Science Advances, visar forskargruppen att fenomenet fungerar för tre olika specialbyggda molekyler och de har även utvecklat en modell för hur principen fungerar.

– Jag fick idén för många år sedan och av en slump träffade jag professor David González Rodríguez, vid universitetet i Madrid, som hade byggt en molekyl av just den typ vi letade efter, säger Martijn Kemerink.

Ferroelektriskt material

Nytt material vars ledningsförmåga kan slås av och på via den ferroelektriska polarisationen.Nytt material vars ledningsförmåga kan slås av och på via den ferroelektriska polarisationen. Foto: Thor BalkhedDe organiska molekyler forskarna nu har byggt leder ström och innehåller även dipoler. En dipol har en ände med positiv laddning och en med negativ. Dipolen ändrar riktning, svänger om, beroende på den spänning som läggs på. I en tunn film av de nyutvecklade molekylerna kan samtliga dipoler fås att svänga om exakt samtidigt, vilket betyder att filmen byter polarisation, fenomenet kallas ferroelektricitet. Det innebär i det här fallet också att ledningsförmågan ändras, från låg till hög, eller tvärtom. När ett elektriskt fält med motsatt spänning läggs på svänger dipolerna åter om och polarisationen ändras, liksom förmågan att leda ström.

De molekyler som byggs enligt den modell som LiU-forskarna utvecklat, placerar sig gärna ovanpå varandra och bildar en stapel, bara någon nanometer bred. Trådar av staplade molekyler, kan sedan placeras i en matris där varje korsning utgör en informationsbit. Det innebär att man i framtiden kommer att kunna bygga mycket informationstäta och små minnen. Men ännu så länge är de nya molekylerna lite för komplicerade att syntetisera.

Bygger molekyler

– Vi har nu utarbetat en modell för hur principen fungerar och vi har visat i experiment att det fungerar för tre olika molekyler, uppbyggda enligt samma principer. Vi behöver nu arbeta vidare för att bygga molekyler som kan användas i praktiska applikationer, säger professor Martijn Kemerink, Avdelningen för komplexa material och system vid Linköpings universitet, huvudförfattare till artikeln.

Förutom små och flexibla minnen tror han även att fenomenet i framtiden kan användas för att bygga helt nya typer av solceller.

Artikeln: Ferroelectric self-assembled molecular materials showing both rectifying and switchable conductivity, Andrey V. Gorbunov, Miguel Garcia Iglesias, Julia Guilleme, Tim D. Cornelissen, W. S. Christian Roelofs, Tomas Torres, David González-Rodríguez,
E. W. Meijer och Martijn Kemerink. Science Advances 2017
DOI 10.1126/sciadv.1701017

Tim Cornelissen och Indre Urbanaviciute, doktorander vid Avdelningen komplexa material och system.Tim Cornelissen och Indre Urbanaviciute, doktorander vid Avdelningen komplexa material och system. Foto: Thor Balkhed

 

 


Molekylerna staplar sig i ett torn.  Den inte kärnan, som är flat och ringformad (benämns aromatic inom den organiska kemin), har de halvledande egenskaperna. Den mellersta ringen innehåller dipolerna och den yttersta ringen av atomer (flexible tail) bidrar till att materialet blir lösligt.

Molekylerna staplar sig i ett torn. Den inte kärnan, som är flat och ringformad (benämns aromatic inom den organiska kemin), har de halvledande egenskaperna. Den mellersta ringen innehåller dipolerna och den yttersta ringen av atomer (flexible tail) bidrar till att materialet blir lösligt. LiU

Kontakt

Fler nyheter från LiU