novembre 27, 2022

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Une substance semblable au plastique qui conduit l’électricité comme le métal

Un matériau qui peut être fabriqué comme du plastique, mais qui conduit l’électricité comme du métal, a été développé par des scientifiques de l’Université de Chicago.

Le matériau a des parties moléculaires mixtes et non organisées, mais peut toujours très bien conduire l’électricité, ce qui va à l’encontre de toutes les règles de conduction standard.

« En principe, cela ouvre la conception d’une toute nouvelle classe de matériaux conducteurs d’électricité, faciles à façonner et très résistants dans les conditions quotidiennes », a déclaré John Anderson, professeur agrégé de chimie à l’Université de Chicago.

« Essentiellement, cela suggère de nouvelles possibilités pour un groupe technologique de matériaux très important », a déclaré Jiaze Xie, premier auteur de l’article.

Les matériaux conducteurs sont essentiels dans la création de l’électronique, et le groupe de conducteurs le plus ancien et le plus important sont les métaux : le cuivre, l’or et l’aluminium.

Il y a environ 50 ans, des scientifiques ont mis au point un traitement chimique appelé « dopage » qui permet de fabriquer des conducteurs à partir de matériaux organiques. Ceci est avantageux car ces matériaux sont plus flexibles et plus faciles à traiter que les métaux conventionnels, mais ils sont généralement très instables et peuvent perdre leur conductivité s’ils sont exposés à l’humidité ou si la température augmente trop.

Ces matériaux organiques et les conducteurs métalliques traditionnels sont constitués de rangées droites et serrées d’atomes ou de molécules, ce qui signifie que les électrons peuvent facilement circuler à travers le matériau.

Lors du développement du nouveau matériau, les chercheurs ont fusionné des atomes de nickel comme des perles dans une chaîne de grains moléculaires constitués de carbone et de soufre qui ont obtenu des propriétés conductrices étonnamment fortes tout en étant extrêmement stables.

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« Nous l’avons chauffé, refroidi, exposé à l’air et à l’humidité, et avons même fait couler de l’acide et de la base dessus, et rien ne s’est passé », a déclaré Shih.

Après des tests, des simulations et des travaux théoriques, les chercheurs pensent que le matériau forme des couches à travers lesquelles les électrons peuvent passer. Même si les plaques sont tournées latéralement, les électrons peuvent toujours se déplacer horizontalement ou verticalement à travers le matériau tant qu’ils touchent les pièces.

Les scientifiques pensent que leur découverte indique un principe de conception fondamentalement nouveau pour la technologie électronique. L’une des propriétés intéressantes du matériau est les nouvelles options de traitement.

Par exemple, les métaux doivent généralement être fondus afin de leur donner la forme correcte d’une puce ou d’un appareil, ce qui limite ce que vous pouvez en faire, car les autres composants de l’appareil doivent pouvoir résister à la chaleur nécessaire pour traiter ces matériaux. .

Le nouveau matériau n’a pas une telle restriction car il peut être fabriqué à température ambiante. Il peut également être utilisé lorsque la nécessité pour un appareil ou des parties d’un appareil de résister à la chaleur, à l’acide, à l’alcali ou à l’humidité limitait auparavant les options des ingénieurs pour développer une nouvelle technologie.

L’équipe explore également les différentes formes et fonctions que pourraient avoir les matériaux.

« Nous pensons que nous pouvons le rendre 2D ou 3D, le rendre poreux, ou même fournir d’autres fonctionnalités en ajoutant différents liens ou nœuds », a déclaré Xie.

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