Kiinalaisen Xiamenin yliopiston ja Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen tutkijat ovat löytäneet uuden tavan valmistaa toiminnallisia metalliklustereista koostuvia nanomateriaaleja. Ne toimivat kuin puolijohde polymeeriketjun suunnassa ja kuin sähköinen eriste kahdessa muussa suunnissa.
Kehitetyt materiaalit koostuvat 34 atomin hopea-kulta -seosklustereista, jotka ovat polymerisoituneet metalli-metalli -sidoksilla toisiinsa kiinni ja kasvaneet yksittäiskiteiksi.
Syntyneiden polymeerikiteiden voidaan ajatella olevan kuten nipuksi pinottu suuri määrä eristeen ympäröimiä hyvin ohuita johtavia lankoja. Kklusteriketjut tuottivat noin hiuksen paksuisia yksittäiskidemateriaaleja. Niillä oli puolijohteen tapainen sähkönjohtavuus polymeeriketjun suunnassa, mutta ketjun poikkisuunnissa ne olivat sähköisiä eristeitä.
Klusterimateriaalit valmistettiin liuoksessa sekoittamalla kulta- ja hopeasuolaa sekä klustereiden kasvua rajoittavaa orgaanista ligandimolekyyliä (etynyyliadamantaani). Liuottimena käytettiin joko metanoli/kloroformi- tai metanoli/dikloorimetaani -seosta.
”Yllätyimme siitä, että liuotinmolekyylin valinnalla oli niin suuri vaikutus klusterimateriaalin lopulliseen rakenteeseen ja ominaisuuksiin.”, kommentoi kokeellista osaa johtanut professori Nanfeng Zheng Xiamenin yliopistosta
Materiaalit valmistettiin Xiamenin yliopistossa, mutta niiden ominaisuuksia tutkittiin supertietokoneiden ja laskennallisten simulaatiomenetelmien avulla Jyväskylän yliopistossa.
”Tutkimus toi esimerkin siitä, kuinka nanomateriaalin makroskooppisia ominaisuuksia ja toiminnallisuutta voidaan lähteä muokkaamaan jo ”pohjalta-ylös” -valmistusvaiheessa”, sanoo teoreettista osaa johtanut akatemiaprofessori Hannu Häkkinen Jyväskylän yliopistosta.
Tutkimustulokset on julkaistu Nature Communications -verkkolehdessä (LINKKI).