Strømisolerende molekyle kan skrumpe fremtidens elektronik

Forskere fra Nano-Science Center og Kemisk Institut på Det Natur- og Biovidenskabelig Fakultet på Københavns Universitet har opdaget det mest strømisolerende molekyle, som nogensinde er undersøgt. Opdagelsen har rykket ved den bredt accepterede grænse for, hvor strømisolerende noget kan laves og har potentiale til at påvirke udviklingen af elektriske apparater i fremtiden. 

"Vi har fundet et ekstremt strømisolerende molekyle, som ikke blot er det mest isolerende nogensinde undersøgt, det er så isolerende, at et tomrum af samme størrelse vil være mere strømledende end den funktionelle del af molekylet," siger lektor Gemma C. Solomon.  

Det er et revolutionerende resultat, da et tomt rum, eller et vakuum, er bredt accepteret som den maksimale teoretiske grænse for, hvor elektrisk isolerende noget kan laves.  

Computere er begrænset af størrelsen og kraften 

Molekyler er naturens mikroskopiske byggesten med en størrelse på omkring en nanometer, svarende til en milliardtedel af en meter. Men størrelsen på elektroniske komponenter, fx de transistorer der sidder inde i en computer, er i dag begrænset af, hvor små de strømisolerende komponenter kan laves.  

For når materialers størrelse kommer ned omkring en nanometer, bliver de strømledende. Det er derfor en væsentlig udfordring at designe nye isolerende materialer, som kan bruges i elektronik. 

"Computere er blevet eksponentielt kraftigere og mange industrier er i stand til at samle gigantiske mængder data. Men hvor meget man er i stand til at indsamle, vil med tiden blive begrænset af størrelsen og kraften på selve computeren," forklarer Gemma C. Solomon. 

Molekyle er et vigtigt skridt på vejen  

Forskerholdet har ved hjælp af den såkaldte 'kvantemekaniske interferens-effekt' haft held med at undertrykke strømlednings-evnen i materialer omkring en nanometer. De tror dog ikke, at det nye strømisolerende molekyle, som de har opdaget, ender som en del af en computer eller et andet elektrisk apparat i næste uge. 

"Vores resultat demonstrerer, at grænsen for størrelsen af isolerende materialer kan brydes. Det store perspektiv er, at vi har fundet en strategi for, hvordan strømisolerende komponenter muligvis kan laves endnu mindre, end det i dag er muligt," siger Gemma C. Solomon.  

Forskningen er resultatet af et samarbejde som siden 2014 har omfattet forskerne i København, samt forskere fra Columbia University i New York og Shanghai Normal University i Kina. Forskningen omfatter beregninger og computersimulationer udført i København, og eksperimentielt arbejde udført i New York og Shanghai. 

Forskningsprojektet er netop publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.