Anorganische materialen hebben goede magnetische en geleidende eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in elektronica. Organische materialen daarentegen ontberen deze eigenschappen, maar zijn flexibel, goedkoop en oplosbaar. Arkenbout maakte vanuit oplossingen waar zowel een organische als een anorganische component inzat, hybride kristallen die de gunstige eigenschappen van beide stoffen combineerden: de hybrides die uit de oplossing ontstonden, bezaten magnetische eigenschappen vergelijkbaar met die van onoplosbare anorganische stoffen.
Zelforganiserende laagjes
De oplossingen die Arkenbout onderzocht, kristalliseerden tijdens het opdrogen uit zichzelf tot hybride kristalstructuren. Ze bestudeerde verschillende combinaties van organische- en anorganische materialen. Met name de anorganische groepen bleken van invloed op de magnetische eigenschappen van de hybride. De geteste groepen met mangaan, ijzer, koper, nikkel en kobalt gedroegen zich in het hybride kristal heel verschillend, ondanks het feit dat ze chemisch nauw verwant aan elkaar zijn. Mangaan, ijzer en koper ordenen zich in laagjes omgeven door het organische materiaal. Nikkel vormt echter geen laagjes, maar ketens. Kobalt maakt eilandjes.
Geheugeneffect
Deze ordening is essentieel voor de uiteindelijke magnetische eigenschappen van de hybride, ontdekte Arkenbout. De hybrides die laagjes vormden, laten namelijk een magnetisch geheugeneffect zien. Bij de materialen die zich ordenden in ketens en eilandjes treden nauwelijks geheugeneffecten op. Het geheugeneffect deed zich voor bij een temperatuur van tweehonderd graden Celsius onder nul, maar Arkenbout ziet voldoende aanknopingspunten om de kristallen zo aan te passen dat het effect ook bij kamertemperatuur aanwezig is.
Printbare elektronica
De combinatie van oplosbaarheid en geheugeneffect kan gebruikt worden in printbare magnetische elektronica. Hierbij denkt Arkenbout aan functionele inkten, die na het opdrogen een geheugen kunnen vormen zoals dat nu nog in een geheugenchip zit. In de afgelopen jaren zijn al verschillende organische elektronicaproducten op de mark gebracht, zoals flexibele beeldschermen (organic light emitting diodes – OLED) die in sommige e-readers te vinden zijn. Arkenbout voorziet dat door de ontwikkeling van printbaar geheugen het in de toekomst zelfs mogelijk is bewegende beelden te printen, in plaats van een statische foto.
Innovatie
Onderzoek RuG: wordt drukwerk met bewegende beelden mogelijk dankzij nieuwe anorganische materialen?
Hybrides van organische en anorganische materialen hebben intrigerend kenmerken: ze zijn flexibel en oplosbaar, en hebben bovendien magnetische eigenschappen waarmee een geheugeneffect kan worden bereikt. Een combinatie, die in de toekomst kan leiden tot een bijzondere toepassing: met inkt geprinte videofilms. Scheikundige Anne Arkenbout promoveert24 september 2010 aan de Rijksuniversiteit Groningen op fundamenteel onderzoek naar deze opmerkelijke materialen.
Leestijd: 2 minuten
