Polymerer kan vara halvmetaller
Polymerer kan inte bara bete sig som isolatorer, halvledare och metaller, de kan också vara halvmetaller. Tjugo forskare från fem universitet, under ledning av Xavier Crispin, docent i organisk elektronik vid Linköpings universitet, står bakom beviset publicerat i Nature Materials.
Plaster, eller polymerer, används traditionellt som isolatorer. Nobelpriset i kemi gick år 2000 till en grupp forskare som upptäckt att polymerer även kan leda ström på samma vis som halvledare och metaller. Xavier Crispin, docent organisk elektronik, Institutionen för teknik och naturvetenskap vid Linköpings universitet, Campus Norrköping, har nu drivit ett projekt där inte mindre än tjugo forskare från fem universitet samarbetat för att bevisa att polymererna även kan fungera som halvmetaller.
Resultatet publiceras nu i en artikel i ansedda Nature Materials med Xavier Crispin som huvudförfattare.
Xavier Crispin upptäckte för några år sedan att ledande polymerer kan vara termoelektriska. Ett termoelektriskt material leder ström olika väl beroende på temperaturen. Skillnaden i ledningsförmågan i den kalla och den varma delen ger upphov till en elektrisk spänning som utnyttjas exempelvis i en vanlig stektermometer.
– Vi fick ut en hög termoelektriskt effekt, så kallad Seebeck-effekt, i våra experiment och det tydde på att vi hade att göra med halvmetaller, men vi behövde bevis, säger Xavier Crispin.
Det krävdes kompetens från många olika håll för att på djupet förstå fenomenet. Hela tjugo forskare från Sverige, Australien, Belgien, Norge och Danmark är medförfattare till artikeln i Nature Materials och inte mindre än tio av dem finns på Linköpings universitet, som docent Xavier Crispin samt professorerna Magnus Berggren och Igor Zozoulenko på Laboratoriet för organisk elektronik, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Campus Norrköping, men också professorerna Mats Fahlman, Avdelningen för ytors fysik och kemi, och Weimin Chen, Avdelningen för funktionella elektroniska material, båda på Institutionen för kemi, fysik och biologi.
– Xavier Crispin har drivit detta på ett imponerade vis. Vi har en fantastisk miljö för materialforskning på Linköpings universitet, med världsledande kompetens, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik.
Termoelektriska generatorer finns idag på marknaden, men är då tillverkade av legeringar av vismut och halvmetallen tellur. Till skillnad från polymererna är det ämnen som både är sällsynta och dyra.
– De här polymererna är både enkla och billiga att tillverka. Att vi nu fått en förståelse för fenomenen kommer att ge en rejäl skjuts åt utvecklingen och öppna upp ett nytt forskningsfält inom den organiska elektroniken, säger Magnus Berggren.
Forskningen har i huvudsak finansierats av Europeiska forskningsrådet, ERC. Xavier Crispin tilldelades hösten 2012 ett femårigt ERC Starting Grant på cirka 13 miljoner kronor.
