Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van scheikundige prof. Thomas Heine van de TU Dresden heeft een nieuw tweedimensionaal materiaal ontdekt met ongekende eigenschappen:of het nu gespannen of gecomprimeerd is, het breidt zich altijd uit. Dit zogenaamde half-auxetische gedrag is nog niet eerder waargenomen en is daarom veelbelovend voor het ontwerpen van nieuwe toepassingen, vooral in nano-sensorica.

Als je een elastische band uitrekt, het wordt dunner - een fysiek gedrag dat van toepassing is op de meeste 'gewone' materialen. Sinds de 20e eeuw, een tegengesteld gedrag is bekend in materiaalonderzoek:de zogenaamde auxetic (van het oude Griekse auxetos, wat 'rekbaar' betekent) zetten materialen uit in de richting loodrecht op de rek. Hetzelfde, ze krimpen wanneer ze worden samengedrukt. wetenschappelijk, ze worden gekenmerkt door een negatieve Poisson-ratio. Waarschijnlijk de bekendste en oudste toepassing van ongebruikelijke Poisson-verhoudingen is de fleskurk, die een Poisson-verhouding van nul heeft. Dit heeft als effect dat de kurk in de dunnere hals van de fles kan worden gestopt.

Door hun bijzondere eigenschappen, auxetische materialen zorgen voor volledig nieuwe functionaliteiten en ontwerpoplossingen voor een verscheidenheid aan innovatieve producten met instelbare functionele eigenschappen, inclusief toepassingen in de medische technologie of bij de ontwikkeling van beschermingsmiddelen zoals fietshelmen of veiligheidsvesten.

Thomas Heine, Hoogleraar theoretische chemie aan de TU Dresden, en zijn team hebben nu een voorheen onbekend fenomeen ontdekt. Op basis van borofeen, een atomair dunne configuratie van het element boor, een stabiele vorm werd gevonden door palladium toe te voegen, wat de chemische samenstelling PdB4 oplevert. De computationele modellering laat zien dat dit materiaal zich gedraagt ​​​​als een auxetisch materiaal onder spanning, maar zet uit als een gewoon materiaal onder druk. Met andere woorden, ongeacht of het gespannen of gecomprimeerd is, het materiaal zet altijd uit.

"Naast een grondige karakterisering in termen van stabiliteit, mechanische en elektronische eigenschappen van het materiaal, we hebben de oorsprong van dit half-auxetische karakter geïdentificeerd en geloven dat dit mechanisme kan worden gebruikt als een ontwerpconcept voor nieuwe half-auxetische materialen, " legt prof. Heine uit, "Deze nieuwe materialen kunnen leiden tot innovatieve toepassingen in nanotechnologie, bijvoorbeeld in detectie of magneto-optica. Een overstap naar macroscopische materialen is evenzeer denkbaar."