Superbindning bäddar för nya elektronikmaterial

En tidigare okänd kemisk bindning mellan kol och titan förklarar de unika egenskaperna hos de material som kallas nanokompositer. Upptäckten banar väg för nya ytbeläggningar som är ledande och extra tåliga mot nötning - ett stort behov bland annat för elektriska kontakter.

Materialforskare vid Linköpings och Uppsala universitet undersökte kompositer av titankarbidkristaller (TiC) inbäddade i en glasliknande fyllnadsmassa av rent kol. Kristallerna i detta material är i storleksordningen 2-15 nanometer (miljarddels meter).

I ”kittet” mellan kristallerna och kolmassan upptäckte de en extra kemisk bindning som sannolikt påverkar materialets egenskaper. Genom att ändra förhållandena i blandningen kan dessa egenskaper kontrolleras för att uppnå optimal styrka, seghet, ledningsförmåga och friktion.

Resultaten presenteras i en artikel i den högrankade tidskriften Physical Review B med Martin Magnuson, universitetslektor vid LiU, som huvudförfattare.

Lars Hultman, professor i tunnfilmsfysik och en av medförfattarna, liknar förhållandena i nanokompositen med betong.

- Betongens egenskaper bestäms av förhållandet mellan sand och cement. I nanokompositen motsvaras sanden av nanokristaller och cementen av det glasliknande, amorfa kolet. Men för att det ska hålla ihop måste det finnas ett starkt kitt, säger Lars Hultman.

Han påminner om att nanokompositer inte är något nytt under solen. Ett kompositmaterial som betytt mycket för civilisationens utveckling är flinta.

Artikel:
Electronic structure and chemical bonding of nanocrystalline-TiC/amorphous-C nanocomposites av Martin Magnuson, Erik Lewin, Lars Hultman och Ulf Jansson, Phys. Rev. B 15 december 2009. Den finns tillgänglig online på http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRBMDO000080000023235108000001&idtype=cvips&gifs=Yes

Kontakt:
Martin Magnuson, 013-285716, marma@ifm.liu.se
Lars Hultman, 013-281284, lars.hultman@liu.se