18 oktober 2017

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

 

 


Fler nyheter från LiU 

CO2 skrivet på blå himmel med bokstäver av moln.

Riskfylld väg mot klimatmål för Stockholm

Stockholms mål är att år 2030 fånga in mer koldioxid än vad som släpps ut. Därför satsar staden på ny teknik vid kraftvärmeverket Värtaverket. Men det är en strategi som antagits utan tillräcklig diskussion om riskerna, konstaterar forskare vid LiU.

Världens första ISO-standarder för cirkulär ekonomi klara

Flera forskare från LiU har deltagit i arbetet med att ta fram världens första ISO-standarder för en cirkulär ekonomi. Målet är ett mer hållbart samhälle.

Orkester står utomhus med instrumenten i luften

Akademisk högtid med rymdfärd och Harry Potter

Årets akademiska högtid vid Linköpings universitet äger rum den 31 maj–1 juni. Den bjuder på hedersdoktorsföreläsningar med bland andra astronauten Marcus Wandt, en festkonsert med barnens värld som tema och en högtidlig ceremoni.