Professor Martijn Kemerink vid Linköpings universitet har arbetat med kollegor i Spanien och Nederländerna för att utveckla det första materialet med konduktivitetsegenskaper som kan slås på och av med ferroelektrisk polarisation.

Fenomenet kan användas för små och flexibla digitala framtidsminnen, och för helt nya typer av solceller.

I en artikel publicerad i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Vetenskapens framsteg , forskargruppen visar fenomenet i aktion i tre specialbyggda molekyler, och föreslår en modell för hur det fungerar.

"Jag hade ursprungligen idén för många år sedan, och så råkade jag träffa professor David González-Rodríguez, från Universidad Autónoma de Madrid, som hade konstruerat en molekyl av exakt den typ vi letade efter, säger Martijn Kemerink.

De organiska molekylerna som forskarna har byggt leder elektricitet och innehåller dipoler. En dipol har en ände med en positiv laddning och en med en negativ laddning, och ändrar dess orientering (omkopplare) beroende på spänningen som appliceras på den. I en tunn film av de nyutvecklade molekylerna, alla dipoler kan fås att växla på exakt samma tid, vilket innebär att filmen ändrar sin polarisering. Egenskapen är känd som ferroelektricitet. I detta fall, det leder också till en förändring i konduktiviteten, från låg till hög eller vice versa. När ett elektriskt fält med motsatt polaritet appliceras, dipolerna byter riktning igen. Polariseringen förändras, liksom förmågan att leda ström.

Molekylerna designade enligt modellen utvecklad av LiU-forskarna tenderar att spontant placera sig ovanpå varandra för att bilda en stapel eller en supramolekylär tråd, med en diameter på bara några nanometer. Dessa ledningar kan sedan placeras i en matris där varje korsning utgör en bit information. Detta kommer att göra det möjligt att i framtiden konstruera extremt små digitala minnen med mycket hög informationstäthet. Syntesen av de nya molekylerna är, dock, fortfarande för komplicerad för praktisk användning.

"Vi har tagit fram en modell för hur fenomenet i princip uppstår, och vi har experimentellt visat att det fungerar för tre olika molekyler. Vi behöver nu fortsätta arbetet med att bygga molekyler som kan användas i praktiska tillämpningar, säger professor Martijn Kemerink, från Complex Materials and Devices vid Linköpings universitet, och huvudförfattare till artikeln.