Wissenschaftler der University of Queensland haben ein Problem gelöst, das Chemiker und Physiker seit Jahren frustriert und möglicherweise zu einem neuen Zeitalter leistungsstarker, effizienter und umweltfreundlicher Technologien führt.
Unter Verwendung der Quantenmechanik hat Professor Ben Powell von der School of Mathematics and Physics der UQ ein „Rezept“ entdeckt, das es molekularen Schaltern ermöglicht, bei Raumtemperatur zu arbeiten.
„Schalter sind Materialien, die zwischen zwei oder mehr Zuständen wechseln können, wie z. B. Ein und Aus oder 0 und 1, und sie sind die Grundlage aller digitalen Technologien“, sagte Professor Powell. „Diese Entdeckung ebnet den Weg für kleinere, leistungsfähigere und energieeffizientere Technologien. Sie können davon ausgehen, dass Batterien länger halten und Computer schneller laufen.“
Bisher war molekulares Schalten nur möglich, wenn die Moleküle extrem kalt sind – bei Temperaturen unter minus 250 Grad Celsius. „In technischer Hinsicht ist dies ein großes Problem“, sagte Professor Powell.
„Indem Chemiker diesem detaillierten ‚Rezept‘ folgen, sollten sie in der Lage sein, molekulare Schalter bei Raumtemperatur zum Laufen zu bringen.“
„Dies wird die Tür zu einer Fülle von technologischen Fortschritten öffnen, wie z. B. der Verbesserung von MRT-Scans, die zu einer früheren Erkennung von Krankheiten wie Krebs führen könnten.“
„Diese Materialien können auch für Sensoren, Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, Wasserstoffbrennstoffzellen und als Aktuatoren verwendet werden, die Elektrizität in Bewegung umwandeln können, was für Roboter nützlich wäre.“
„All diese Anwendungen benötigen Materialien, die bei oder über Raumtemperatur geschaltet werden können, weshalb unsere Entdeckung so wichtig ist.“
„Durch die Verwendung dieser Materialien wird auch die Umwelt entlastet, da der Energieverbrauch von Computern gesenkt wird, was den Kampf gegen den Klimawandel unterstützt.“
UQ-Forscher werden mit Chemikern der University of Sydney und der University of New South Wales zusammenarbeiten, um neue Materialien herzustellen, um das neue „Rezept“ zu testen.
Die Forschung ist veröffentlicht in der Zeitschrift der American Chemical Society.
M. Nadeem et al., Toward High-Temperature Light-Induced Spin-State Trapping in Spin-Crossover Materials: The Interplay of Collective and Molecular Effects, Zeitschrift der American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c03202