»De første legoklodser er placeret i arbejdet mod at bygge det store legohus,« siger lektor ved Kemisk Institut på Københavns Universitet Thomas Just Sørensen om sin nye opdagelse inden for selvsamlende molekylær elektronik - elektronik, som samler sig selv.
Opdagelsen kan med tiden resultere i billige solenergianlæg, som producerer bæredygtig energi, eller computerskærme, for Thomas Just Sørensen og hans kolleger er netop kommet et skridt tættere på at finde ud af, hvordan man får elektronik til at bygge sig selv ud fra molekyler.
»Man kan jo lave nærmest hvad som helst med lag og molekyler. I stedet for at bruge et molekyle, der laver lys til strøm, kan man også bruge et molekyle, som lyser, når man putter strøm til, og så ville man have en skærm. Simpelthen bare ved at hælde en opløsning ned over en overflade,« siger Thomas Just Sørensen, der har lavet studiet sammen med en gruppe ph.d.-studerende og førsteårsstuderende på nanoscience på Københavns Universitet.
Man kan bygge med molekyler, som man kan bygge med lego
Når elektronik samler sig selv af molekyler, kaldes det selvsamling, og det betyder, at molekyler organiserer sig selv uden indblanding ude fra. Legohuset skal altså bygge sig selv, uden at vi sætter klodserne sammen med fingrene.
Men først må man have nogle klodser at bygge sit legohus med. Rent praktisk tager man en blanding af kemikaler og hælder ud på en glasplade, hvorefter molekylerne i kemikalierne skal ordne sig. Orden er nemlig »bydende nødvendig for, at der er funktion,« siger Thomas Just Sørensen.
Hvis molekylerne ikke er ordnede, betyder det, at legoklodserne ligger hulter til bulter, og så kan vi ikke bruge vores legohus til noget, fordi vi hverken kan se, hvor døren eller taget er henne.
Det har hidtil været en udfordring at få orden i molekylerne, så det har forskerne fra Københavns Universitet arbejdet med. Nu har de fundet ud af, hvordan man holder orden, sådan at man kan få molekylerne til at lægge sig som ønsket.
»Det er lykkedes os at udvikle en simpel teknik, hvor vi kan få forskellige molekyler til altid at lægge sig på en måde, vi kan forudsige,« siger Thomas Just Sørensen.
Sæbe skal skabe elektronik
Og hvordan får man så selvsamlingen til at gå glat? Svaret er sæbe. Sæben skaber nemlig en stabil struktur, som får molekylerne til at ordne sig, når de blandes. Det betyder, at forskerne ikke kun ved, hvor molekylerne er, men også hvad der sidder oven over og neden under dem.
»De her sæbemolekyler fungerer ligesom lagkagebunde. Hvis man tager lagkagebundene ud af en lagkage, så får du bare en gang splat. Sæben bliver altså en stabil bund, som gør, at der er orden i molekylerne,« fortæller Thomas Just Sørensen.
(Grafik: Merlin von Soosten)
Forskerne eksperimenterede med forskellige sæber, opvaskemidler og vaskepulvere, indtil de til sidst fandt frem til, at Rodalon fik legoklodserne til at lægge sig oven på hinanden. Et fund, som Thomas Just Sørensen er yderst tilfreds med.
»Det er fantastisk at kunne designe et system, der selv lægger sig med så høj orden uden at bruge avancerede, komplicerede metoder,« siger han.
Selvsamlende elektronik er et fremtidsprojekt
Opdagelsen høster også ros fra ph.d.-studerende i nanoteknologi Mikael Madsen fra Aarhus Universitet. Han har ikke været med til at lave undersøgelsen, men han har læst det nye studie.
»De har kigget i litteraturen og set, hvad man har lavet før, og så har de kombineret nogle studier på en måde, så man rent faktisk finder en ny måde at ordne molekyler på. Det synes jeg, er meget imponerende,« siger han.
Men selvom molekylerne nu ligger ordnet, er der dog stadig lidt vej endnu. Hvis der for eksempel skal laves funktionelle solceller, så mangler den selvbyggende molekyleblanding nemlig stadig de molekyler, som kan generere strøm, når der kommer lys på dem.
Mikael Madsen kunne godt tænke sig, at forskerne havde vist, at metoden kunne bruges til at lave funktionelle solceller, men det havde krævet mere tid, siger han. Opdagelsen har dog alligevel potentiale til at blive vigtig.
»Der er mange, som forsker i de her ting, og måske er der nogen, der tager det her studie og kombinerer det med andre teknikker. I sidste ende kan det måske blive en del af den store forkromede løsning på fremtidens vigtige teknologiske udfordringer,« siger Mikael Madsen.
Og selvom der ikke kan produceres billig elektronik af molekyler endnu, så stopper arbejdet for Thomas Just Sørensen og hans studerende ikke her.
»Nu skal vi lige bruge et par år på at forstå, hvordan det rent faktisk virker. Målet er med tiden at forstå, hvorfor det kan lade sig gøre, men også at putte et funktionelt molekyle ind, så man kan lave en skærm eller en solcelle uden alle de avancerede maskiner og ingeniørkunst, som det kræver i dag. Det er absolut dér, vi gerne vil hen,« siger Thomas Just Sørensen.
Studiet er publiceret i tidsskriftet ChemNanoMat.
