Para ilmuwan baru saja menciptakan polimer ultra-tipis yang melakukan logam seperti logam
Tim peneliti telah mengembangkan kristal polianilin dua dimensi revolusioner (2DPANI) yang mengatasi keterbatasan konduktivitas utama dalam polimer. Struktur multilayer yang unik memungkinkan transportasi muatan logam, mengatur panggung untuk aplikasi baru dalam ilmu elektronik dan bahan.
Tim peneliti internasional telah berhasil menciptakan kristal polianilin dua dimensi (2DPANI) berlapis-lapis, menunjukkan konduktivitas luar biasa dan kemampuan unik untuk mengangkut muatan dengan cara seperti logam. Temuan mereka diterbitkan pada 5 Februari di Alam.
Melakukan polimer – seperti polianilin, polythiophene, dan polipirol – dihargai untuk konduktivitas listrik mereka dan menawarkan alternatif yang menjanjikan untuk tradisional semikonduktor dan logam. Mereka ringan, fleksibel, dan hemat biaya, membuatnya menarik untuk berbagai aplikasi teknologi.
Terlepas dari potensi mereka, satu tantangan utama telah mencapai transportasi muatan yang efisien, terutama antara rantai polimer. Keterbatasan ini telah membatasi kinerja mereka secara keseluruhan dan memperlambat adopsi mereka dalam aplikasi praktis.
Pendekatan baru untuk sintesis 2dpani
Menanggapi tantangan ini, para peneliti dari Ningbo Institute of Material Technology and Engineering (NIMTE) dari Academy of Sciences Chinese (CAS), Tu Dresden, Max Planck Institute of Microstructure Physics, dan CIC Nanogune Brta telah mengembangkan polimer nano-anole yang baru-baru ini.
Kristal 2dpani memiliki ukuran domain 130–160 mikrometer persegi (μm²) dan ketebalan mulai dari puluhan hingga ratusan nanometer. Ini fitur array π kolom dengan jarak interlayer 3,59 angstrom (Å) dan kisi rhombohedral, jenis struktur kristal spesifik yang dibentuk oleh rantai polianilin interwoven. Struktur ini memfasilitasi konjugasi dalam bidang yang kuat dan penggabungan elektronik interlayer, seperti yang dikonfirmasi oleh spektroskopi resonansi spin elektron dan perhitungan prinsip pertama.
Konduktivitas dan transportasi muatan yang mengesankan
Polimer konduktor yang disintesis menunjukkan konduktivitas tipe drude, dengan konduktivitas arus searah yang diekstrapolasi sekitar 200 s/cm. Transportasi muatan anisotropik juga diamati, dengan konduktivitas di luar bidang dan dalam bidang masing-masing berukuran sekitar 7 S/cm dan 16 s/cm.
Khususnya, perangkat vertikal menunjukkan peningkatan konduktivitas pada suhu yang lebih rendah, yang merupakan karakteristik transportasi logam di luar bidang.
Kemajuan dalam melakukan penelitian polimer ini membahas masalah transportasi muatan terbatas yang disebabkan oleh pemesanan struktural yang tidak memadai dan kopling elektronik. Studi ini juga menawarkan wawasan tentang konduktivitas logam tiga dimensi, membuka jalan baru untuk pengembangan elektroda, pelindung elektromagnetik, dan sensor.
Referensi: “Kristal polianilin dua dimensi dengan konduktivitas di luar bidang logam” oleh Tao Zhang, Shu Chen, Petko St. Petkov, Peng Zhang, Haoyuan Qi, Nguyen Ngan Nguyen, Wenjie Zhang, Jihoo Yoon, Pining Li, Thomas Brumme Shunqi Xu, Lars Mester, Vladislav Kataev, Bernd Büchner, Stefan CB Mannsfeld, Ehrenfried Zschech, Stuart SP Parkin, Ute Kaiser, Thomas Heine, Renhao Dong, Rainer Hillenbrand and Xinliang Feng, 5 February 2025, Alam.
Doi: 10.1038/s41586-024-08387-9
Studi ini didukung oleh National Science Science Foundation of China dan Yayasan Pemuda yang sangat baik dari Provinsi Zhejiang, di antara organisasi -organisasi lain.
