Gli scienziati dell’Università di Chicago stanno studiando (con loro stupore) uno strano materiale simile alla plastica. Il materiale scoperto dagli studiosi sarebbe caratterizzato da frammenti molecolari confusi e disordinati. Tuttavia, esso sarebbe un buon conduttore di elettricità. Lo studio è stato pubblicato il 26 ottobre sulla rivista Nature.
Questo va contro tutte le regole che conosciamo sulla conduttività: per uno scienziato è un po’ come vedere un’auto che guida sull’acqua e che continua a 70 mph. Cè da dire inoltre che la scoperta potrebbe in futuro rivelarsi straordinariamente utile. Spesso, sulla strada per inventare qualcosa di rivoluzionario, il processo inizia quasi sempre con la scoperta di un materiale completamente nuovo.
Strano materiale simile alla plastica: una nuova classe?
John Anderson, professore associato di chimica presso l’Università di Chicago e autore senior dello studio, ha parlato del nuovo materiale. Queste le sue dichiarazioni riportate da Scitechdaily.com: “In linea di principio, questo apre la progettazione di una classe completamente nuova di materiali che conducono elettricità, sono facili da modellare e sono molto robusti nelle condizioni quotidiane”.
Il ricercatore Jize Xie (attualmente attivo a Princeton) ha invece detto: “In sostanza, suggerisce nuove possibilità per un gruppo tecnologico estremamente importante di materiali”.
C’è una spiegazione a tale anomalia?
Quando si realizza ogni tipo di dispositivo elettronico, sia esso un iPhone, un pannello solare o un televisore, i materiali conduttivi sono assolutamente essenziali. I metalli, come rame, oro e alluminio, sono di gran lunga il gruppo di conduttori più antico e più numeroso.
Quindi, circa 50 anni fa, gli scienziati sono stati in grado di creare conduttori realizzati con materiali organici, utilizzando un particolare trattamento chimico che spruzza diversi atomi o “impurità” in tutto il materiale.
Il fatto che questi materiali siano più flessibili e più facili da lavorare rispetto ai metalli convenzionali li rende attraenti, ma il problema è che non sono particolarmente stabili e possono perdere la loro conduttività se esposti all’umidità o se la temperatura aumenta troppo.
Tuttavia, fondamentalmente, sia i conduttori metallici organici che quelli metallici tradizionali condividono una caratteristica comune. Sono costituiti da file di atomi o molecole diritte e ravvicinate.
Ciò significa che gli elettroni possano fluire facilmente attraverso il materiale, proprio come le auto su un’autostrada. In effetti, gli scienziati pensavano che un materiale dovesse avere queste file diritte e ordinate per condurre l’elettricità in modo efficiente.
Il lavoro di Jize Xie
Merito alla nuova scoperta va in particolare a Jize Xie che iniziò a lavorare su alcuni materiali che erano stati scoperti anni fa, ma da allora in gran parte ignorati. Il lavoro di Xie è stato infilare atomi di nichel come perle in un filo di perle molecolari fatte di carbonio e zolfo, iniziando poi il test. Con grande stupore degli scienziati, il materiale conduceva facilmente e con forza l’elettricità. Era inoltre molto stabile.
“L’abbiamo riscaldato, raffreddato, esposto all’aria e all’umidità e persino gocciolato acido e base su di esso, ma non è successo nulla” ha detto Xie. Questo è estremamente utile per un dispositivo che deve funzionare nel mondo reale. La cosa più sorprendente era però il fatto che la struttura molecolare del materiale fosse disordinata. John Anderson ha specificato: “Da un quadro fondamentale, quello non dovrebbe poter essere un metallo. Non c’è una solida teoria per spiegare questo”.
Conduce l’elettricità… Senza se e senza ma!
John Anderson e Jize Xie hanno lavorato assieme ad altri scienziati per comprendere come il materiale può condurre l’elettricità. Dopo prove, simulazioni e lavoro teorico, pensano che il materiale formi strati, come fogli in una lasagna. Anche se i fogli ruotano lateralmente, non formando più una pila di lasagne ordinata, gli elettroni possono comunque muoversi orizzontalmente o verticalmente, purché i pezzi si tocchino.
Il risultato finale è senza precedenti per un materiale conduttivo. “È quasi come un Play-Doh conduttivo: puoi schiacciarlo in posizione e conduce l’elettricità”, ha detto Anderson.
