Förutsägelser från fysiker vid universitetet i Luxemburg ledde nyligen till upptäckten av ett material med speciella elektriska egenskaper som engagerar den plastproducerande industrins intresse. Tre år sedan, fysiker från Luxemburg hade teoretiskt förutspått de ovanliga egenskaperna hos ett visst kompositmaterial. Dessa beräkningar kunde nu bekräftas genom experiment i samarbete med "Centre de Recherche Paul Pascal" i Bordeaux, Frankrike, och resulterade i upptäckten av ett så kallat high-k-material, som skulle kunna möjliggöra produktion av bättre energilagringsenheter - grunden för mindre, snabbare och effektivare elektronik.

De tidigare beräkningarna som gjorts av teamet kring Tanja Schilling, professor i fysik vid universitetet i Luxemburg, var till en början ganska dåliga nyheter för materialforskningsområdet:de indikerade att vissa sammansatta material gjorda av polymerer och flagnande grafen, till skillnad från de som är gjorda av polymerer och kolnanorör, inte ökade materialets ledningsförmåga i den grad som hittills allmänt förväntades. Det var en överraskande slutsats på den tiden som ifrågasatte användningen av grafen för att öka konduktiviteten.

Denna förutsägelse, dock, leder nu till en mycket lovande upptäckt:effekten som ifrågasatte ledningsförmågan hos plast-grafen-föreningen, gör att den har anmärkningsvärda dielektriska egenskaper. Detta innebär att man kan generera ett starkt elektriskt fält inuti det - den grundläggande egenskapen för produktion av effektiva kondensatorer. Dessa är små komponenter som kan lagra energi statiskt och förekommer i nästan alla elektroniska enheter, där de fungerar som spänningsregulatorer eller informationslagring, bland annat. Datorer, till exempel, innehåller miljarder av dessa.

"Material med hög dielektricitetskonstant, så kallade high-k-material, är mycket eftertraktade, säger Tanja Schilling, chef för forskningsprojektet vid Naturvetenskapliga fakulteten, Teknik och kommunikation vid universitetet i Luxemburg. "Upptäckten baserad på våra förutsägelser publicerades nu i den berömda tidskriften Naturkommunikation – vilket vi är väldigt glada över."

De speciella dielektriska egenskaperna hos det sammansatta materialet uppstår som ett resultat av dess flytande kristallegenskaper som hindrar arrangemanget av grafenflingorna i en ledande struktur. Så när det finns en elektrisk ström, det rinner inte direkt genom föreningen, utan genererar istället ett starkt elektriskt fält. Medan i andra sammansatta material är den nuvarande permeabla effekten den dominerande, de luxemburgska fysikerna kunde matematiskt visa att, I detta fall, de flytande kristallernas egenskaper spelar huvudrollen och är ansvariga för de oväntade elektriska egenskaperna.

Kemikalieföretaget Solvay, partner till forskningsprojektet, vill nu fortsätta forskningen kring detta nya högk-material, som syftar till att producera syntetmaterial för särskilt effektiva kondensatorer och ytterligare tillämpningar i framtiden.