Selvmonterende solceller har kommet et skritt nærmere på grunn av en oppdagelse fra danske forskere. (Illustrasjonsfoto: Microstock)
Selvmonterende solceller har kommet et skritt nærmere på grunn av en oppdagelse fra danske forskere. (Illustrasjonsfoto: Microstock)

Fremtidens elektronikk skal montere seg selv

Det lyder kanskje som fjern fremtid, men danske forskere har tatt et stort skritt mot det målet. Hemmeligheten er rett og slett såpe. 

Publisert

– De første legoklossene er plassert i arbeidet mot å bygge det store legohuset, sier Thomas Just Sørensen, førsteamanuensis ved kjemisk institutt ved Københavns Universitet.

Målet er selvmonterende molekylær elektronikk, som kan bli til billige solceller og dataskjermer. Sørensen og kollegene hans har kommet ett skritt nærmere.

– Vi kan lage nærmest hva som helst: molekyler som gjør lys om til strøm – eller omvendt. Det styrer vi ved å helle ned en oppløsning over en overflate, sier Sørensen, som har utført forskningen med en gruppe doktorgradsstudenter og førsteårsstudenter ved Københavns Universitet.

Molekyler som lego

Målet er at molekylene skal organisere seg selv, uten innblanding utenfra. Lego-huset skal altså bygge seg selv, uten at vi rører klossene.

Men først må forskerne ha noen klosser å bygge med. Det de gjør i praksis, er å helle en blanding av kjemikalier ut på en glassplate. Nøkkelen er at det oppstår en orden, sier Sørensen.

Hvis molekylene ikke er ordnet, betyr det at legoklossene ligger hulter til bulter, og da kan vi ikke bruke dem til noe.

Det har vært en stor utfordring som forskerne fra Københavns Universitet har arbeidet med. Nå har de nådd et gjennombrudd.

– Vi har klart vi å utvikle en enkel teknikk der forskjellige molekyler legger seg på en måte vi kan forutsi, sier Sørensen.

Såpe skal skape elektronikk

Og hvordan får de det til? Svaret er såpe. Såpen skaper nemlig en stabil struktur som får molekylene til å ordne seg. Forskerne vet hvor molekylene er og hva som havner over og under.

– Disse såpemolekylene fungerer som bløtkakebunner. Hvis du fjerner bunnen, blir bløtkaken bare noe søl. Såpen er en stabil bunn som skaper orden, forteller Sørensen.

Forskerne eksperimenterte med forskjellige såper, oppvaskmidler og vaskepulvere de fant i vanlige matbutikker. Til slutt fant de en som var perfekt.

– Det er fantastisk å kunne designe et system med så høy orden uten å bruke kompliserte metoder, sier han.

Grafikken viser det mønsteret som har blitt skapt ved hjelp av såpen. De gule og røde molekylene er såpe, som sørger for at de grønne molekylene ordne seg i lag. (Foto: (Grafikk: Merlin von Soosten) )
Grafikken viser det mønsteret som har blitt skapt ved hjelp av såpen. De gule og røde molekylene er såpe, som sørger for at de grønne molekylene ordne seg i lag. (Foto: (Grafikk: Merlin von Soosten) )

Et fremtidsprosjekt

Oppdagelsen høster også ros fra Mikael Madsen, doktorgradsstudent i nanoteknologi ved Aarhus Universitet.

– De har sett i litteraturen og hva andre har gjort før, og så har de funnet en ny måte å ordne molekyler på. Det er veldig imponerende, sier han.

Men selv om molekylene nå ligger ordnet, er det fortsatt mye som gjenstår. Et av målene er å lage solceller, men den selvbyggende molekylblandingen kan ennå ikke generere strøm.

Oppdagelsen kan likevel bli viktig.

– Det er mange som forsker på disse tingene, og kanskje noen kan kombinere dette med andre teknikker. Til syvende og sist kan det bli en del av løsningen på fremtidens utfordringer, sier Madsen.

Thomas Just Sørensen og studentene hans fortsetter arbeidet.

– Nå skal vi bruke et par år på å forstå hvordan det faktisk virker. Målet er å kunne legge inn et funksjonelt molekyl, slik at man kan lage en skjerm eller en solcelle, uten alle de avanserte maskinene vi må bruke i dag, sier Sørensen.

Referanse:

Dr. Marco Santella m.fl.: Template-Guided Ionic Self-Assembled Molecular Materials and Thin Films with Nanoscopic OrderChemNanoMat, august 2015. DOI: 10.1002/cnma.201500064.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.