Leitender Kunststoff verhält sich wie ein Metall

Koreanische Wissenschaftler schafften es erstmals, ein Polymer so herzustellen, dass es sich selbst bei tiefen Temperaturen wie ein klassisches Metall verhält.

Busan (Korea) - Ohne Plastik, das Strom gut leitet, sind günstige Funkchips, gedruckte Schaltkreise und flexible Bildschirme undenkbar. Mit Metallen versetzte Kunststoffe und Polyanilin bieten eine vielversprechende Leitfähigkeit, hinken aber weit hinter Kupfer oder Silber hinterher.

"Der Gebrauch von solchen leistungsfähigen halbleitenden und metallischen Polymeren für 'Plastik-Elektronik' wird den Bereich möglicher Anwendungen signifikant erweitern", sind Kwanghee Lee und seine Kollegen von der Pusan National University in Busan überzeugt. Ihre Ergebnisse, die zu zahlreichen neuen Produkten führen könnten, präsentieren die Forscher in der Fachzeitschrift "Nature".

Nahm bisher der elektrische Widerstand bei Kunststoffen mit abnehmender Temperatur zu, stellen die neuen Polyanilin-Schichten dieses Verhalten auf den Kopf. Genauso wie bei einem Metall sinkt der elektrische Widerstand auch wenn der Werkstoff mit flüssigem Helium auf rund minus 268 Grad Celsius abgekühlt wird. Bei Raumtemperatur erreicht das speziell strukturierte Polyanilin eine Leitfähigkeit von etwa 1000 Siemens pro Zentimeter. Abgekühlt steigt dieser Wert auf mehr als das Doppelte an.

Den Grund sieht das Team um Lee in der verbesserten Beweglichkeit der Elektronen. Diese wurde durch das optimierte Herstellungsverfahren erreicht. Dazu verteilten die Forscher die langen Molekülketten in ölige Tropfen in Wasser. Unter Zugabe einer Säure ordneten sich die leitenden Makromoleküle in hauchdünne Filme so an, dass die Elektronen selbst bei tiefen Temperaturen immer besser von Kette zu Kette weitergereicht werden konnten. Das neue Material zeigte sogar das für Metalle typische Reflexionsverhalten von Licht, allerdings erst im Infrarotbereich. Obwohl diese Demonstration von echtem metallischem Verhalten als Durchbruch für die Polymerelektronik gelten darf, zeigt es auch die Grenzen der leitfähigen Kunststoffe auf. Denn die Leitfähigkeit bleibt selbst bei diesem optimierten Produktionsverfahren etwa zwei Größenordnungen unter denen von Kupfer.