Professor Martijn Kemerink van de Universiteit van Linköping heeft samen met collega's in Spanje en Nederland het eerste materiaal ontwikkeld met geleidende eigenschappen die door middel van ferro-elektrische polarisatie kunnen worden in- en uitgeschakeld.

Het fenomeen kan worden gebruikt voor kleine en flexibele digitale geheugens van de toekomst, en voor geheel nieuwe typen zonnecellen.

In een artikel gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , de onderzoeksgroep toont het fenomeen in actie in drie speciaal gebouwde moleculen, en stelt een model voor hoe het werkt.

"Ik had oorspronkelijk het idee vele jaren geleden, en toen ontmoette ik toevallig professor David González-Rodríguez, van de Universidad Autónoma de Madrid, die een molecuul had geconstrueerd van precies het type dat we zochten, ’ zegt Martijn Kemerink.

De organische moleculen die de onderzoekers hebben gebouwd, geleiden elektriciteit en bevatten dipolen. Een dipool heeft een uiteinde met een positieve lading en een met een negatieve lading, en verandert de oriëntatie (schakelt) afhankelijk van de spanning die erop wordt toegepast. In een dunne film van de nieuw ontwikkelde moleculen, alle dipolen kunnen worden veroorzaakt om op precies hetzelfde moment te schakelen, wat betekent dat de film van polarisatie verandert. De eigenschap staat bekend als ferro-elektriciteit. In dit geval, het leidt ook tot een verandering in de geleidbaarheid, van laag naar hoog of omgekeerd. Wanneer een elektrisch veld met de tegenovergestelde polariteit wordt aangelegd, de dipolen wisselen weer van richting. De polarisatie verandert, evenals het vermogen om stroom te geleiden.

De moleculen die zijn ontworpen volgens het model dat is ontwikkeld door de LiU-onderzoekers, hebben de neiging zichzelf spontaan op elkaar te plaatsen om een ​​stapel of een supramoleculaire draad te vormen, met een diameter van slechts enkele nanometers. Deze draden kunnen vervolgens in een matrix worden geplaatst waarin elk knooppunt één bit informatie vormt. Dit maakt het in de toekomst mogelijk om extreem kleine digitale geheugens te bouwen met een zeer hoge informatiedichtheid. De synthese van de nieuwe moleculen is, echter, nog te ingewikkeld voor praktisch gebruik.

"We hebben een model ontwikkeld voor hoe het fenomeen in principe ontstaat, en we hebben experimenteel aangetoond dat het werkt voor drie verschillende moleculen. We moeten nu doorgaan met het bouwen van moleculen die in praktische toepassingen kunnen worden gebruikt, " zegt prof.dr. Martijn Kemerink, van Complex Materials and Devices aan de Universiteit van Linköping, en hoofdauteur van het artikel.