Epäorgaanisia kaksoiskierteitä

Se mikä teki elämän maapallolla mahdolliseksi, on kaksoiskierre ja sen geneettisen informaation vakaa ja joustava rakenne.

Nyt ryhmä Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) on löytänyt kaksoiskierteisen rakenteen epäorgaanisessa materiaalissa. Materiaali, joka sisältää tinaa, jodia ja fosforia (SnIP) on puolijohde jolla on poikkeukselliset optiset ja elektroniset ominaisuudet.

Kuitenkin, toisin kuin perinteiset epäorgaaniset puolijohdemateriaalit, se on erittäin joustava. Senttimetrien pituiset kuidut voivat olla mielivaltaisesti vääntyneitä rikkoutumatta.

"Tämä SnIP:n ominaisuus johtuu selvästi kaksoiskierteestä", kertoo materiaalin löytänyt Daniela Pfister. "SnIP:tä voidaan helposti tuottaa gramman mittakaavassa, ja se on, toisin kuin galliumarsenidi, jolla on vastaavat elektroniset ominaisuudet, merkittävästi vähemmän myrkyllinen."

Uuden aineen puolijohtavat ominaisuudet lupailevat monenlaisia sovellusmahdollisuuksia, energian muuntamisesta aurinkokennoissa ja lämpösähköisissä elementeissä valokatalyysiin, antureihin ja optoelektroniikan elementteihin. Seostamalla muihin alkuaineisiin, uuden materiaalin sähköiset ominaisuudet voidaan sovittaa monenlaisiin sovelluksiin.

Atomien kaksoiskierteisen järjestysmuodon ansiosta, kuidut, jotka ovat jopa senttimetrin pituisia, voidaan helposti jakaa ohuemmiksi säikeiksi. Tämä avaa oven myös nanoelektroniikan sovelluksille.

"Erityisesti yhdistelmä mielenkiintoisia puolijohdeominaisuuksia ja mekaanista joustavuutta antaa meille suuren optimismin mahdollisista sovelluksista", toteaa tutkijaryhmää vetänyt professori Tom Nilges.

Koska aineen kaksoiskierteiset säikeet tulevat vasen ja oikeakätisinä variantteina, materiaalit, jotka käsittävät vain toisen kahdesta tulisi osoittaa erityisiä optisia ominaisuuksia. Tämä tekee niistä erittäin kiinnostavia optoelektroniikan sovelluksiin. Mutta toistaiseksi ei ole saatavilla tapaa erottaa näitä kahta vaihtoehtoa toisistaan.

Tutkijoiden teoreettiset laskelmat ovat osoittaneet, että myös koko joukon muita aineita pitäisi muodostaa tällaisia epäorgaanisia tuplaheliksejä. Laaja patenttisuoja on vireillä. Tutkijat työskentelevät nyt intensiivisesti löytääkseen sopivia tuotantoprosesseja materiaaleille.

Animation of the SnIP double helix structure