Joanna Rose
Det är helt enkelt inte sant det vi lärde oss i skolan: plaster kan visst leda elektrisk ström. Men det är en särskild sorts plaster – ledande polymerer – och just för denna upptäckt får en forskartrio, nämligen amerikanerna Alan J. Heeger och Alan G. MacDiarmid samt japanen Hideki Shirakawa, årets nobelpris i kemi.
Fortfarande är dock konventionella material överlägsna de ledande plasterna: koppar är en bättre elektrisk ledare, och datachips av kisel är fortfarande snabbast. Och än så länge används de ledande polymererna relativt litet kommersiellt – som antistatmedel i vissa fotofilmer, och för ungefär ett år sedan kom de första mobiltelefonerna med fönster av halvledande plast. Om man däremot i framtiden lyckas ersätta vanlig elektronik med de ledande plasterna så blir de helt överlägsna de traditionella materialen: de är lättare, billigare att tillverka och enklare att forma.
 |
|
Professor Alan G. MacDiarmid är en av nobelpristagarna i kemi som upptäckt att viss plast kan leda elektrisk ström. |
|
|
Plaster är polymerer, dvs. långa kedjor av kolhaltiga molekyler. Genom att polymerisera, länka samman, kolvätet acetylen fick Hideki Shirakawa fram plasten polyacetylen. Den första stora framgången kom 1975, och som så ofta i forskningen var det delvis slumpen som ledde till upptäckten. Vid ett experiment med att syntetisera polyacetylen råkade Shirakawas doktorand tillsätta tusen gånger mer av en katalysator. En silverglänsande, metalliknande hinna bildades då på kärlets väggar.
Det var precis vad de andra pristagarna, Heeger och MacDiarmid, sökte efter – fast de använde andra material för sina experiment att få fram plastfilm med elektriska egenskaper, dock utan framgång.
Det återstod nu att förklara hur polymeren blev elektriskt ledande. En metalltråd leder ström på grund av att elektronerna i metallen är lättrörliga. I Shirakawas polymerkedja utgör elektroner kittet mellan väte- och kolatomerna, och det visade sig att just i polyacetylen, där bindningarna är omväxlande enkla och dubbla, sitter elektronen litet lösare än i de vanligaste plasterna. Därmed kunde polyacetylenkedjan bli den stig längs vilken elektronerna kunde röra sig fritt. Fast det gick väldigt trögt.
Det verkliga genombrottet kom något senare då de två andra pristagarna, Heeger och MacDiarmid, fick den ledande plasten i sina händer. Det var de som kom på att polyacetylen kan dopas, dvs. förorenas med andra ämnen, såsom jod eller natrium, så att elektroner antingen tillförs eller förs bort från materialet. Effekten blev omvälvande: redan 1977 ökade elplastens förmåga att leda ström tio miljoner gånger. Elektronerna for längs plastkedjan nästan lika bra som i koppar – det var som om en snigel plötsligt skulle börja rusa fram med ljusets hastighet.
Så småningom visade det sig att om man hakar fast olika atomer på plastkedjan får man material med olika elektriska egenskaper. Vissa plaster börjar lysa, andra reagerar på ljus, till och med på utvalda ljusvåglängder, och smarta fönster som kan skärma av solljuset är under utveckling i dag, liksom solceller av plast. Man kan också få fram plaster som ger utslag för vissa ämnen. Dessa har redan fått tillämpningar i biosensorer; så kan de t.ex. användas för att finna specifika enzymer i blodet. Man experimenterar med plastbatterier, miljövänliga sådana som kan omvandla luftens syre till elektrisk energi.
Elektroniken väntar nu på sina plaster. Kanske kommer man att kunna ersätta kisel med plast, och redan arbetar man för att få fram plasttransistorn. Lyckas man blir de redan mikroskopiska chipsen ännu tusentals gånger mindre. Hela transistorn, och kanske till och med en hel processor, kan då bli en enda kemisk molekyl. Men den utvecklingen, som troligen sker inom varje större dataföretag med självaktning, är superhemlig; den som kommer med den första plasttransistorn kommer att erövra världen.
Det finns dock ett problem: plaster är inte beständiga material utan förstörs långsamt i luften. Å andra sidan kan just detta bli deras största tillgång, för med biodegradering blir plasterna skonsammare för miljön.
Extern länk
Temaartikel ur Nationalencyklopedins årsbok 2000
Nobelpriset 2000: Kemi
http://www.ne.se/rep/nobelpriset-2000-kemi
Nationalencyklopedin, 2012-05-27
Kopiera källangivelse
