Isolator + isolator = geleider

Druk twee verschillende soorten organische kristallen tegen elkaar en hun grensvlak geleidt als een metaal, terwijl de stoffen afzonderlijk een isolator zijn. Dat hebben onderzoekers van Alberto Morpurgo‘s team aan de TU Delft ontdekt. Zij publiceerden hierover in de meest recente editie van Nature Materials.

De ontdekking komt niet helemaal uit de lucht vallen. Het was bekend dat een goed gemixt mengsel van de organische verbindingen TCNQ en TTF een goede geleider oplevert. Sterker nog, dit effect met de naam ’metallisch-organische ladingsoverdracht geleiding‘ werd voor het eerst met deze stoffen aangetoond. Hoewel beiden halfgeleiders zijn met een grote bandgap en dus in essentie isolatoren, zijn de ladingsdragers in het mengsel wél mobiel omdat ze van de ene stof naar de andere overspringen. TTF is rijk aan elektronen en doneert deze aan TCNQ, dat arm is aan de deeltjes.

Het kwam desalniettemin als een verrassing dat het simpelweg samendrukken van een kristal TCNQ en TTF ook een geleidende laag oplevert van ongeveer twee nanometer dik. Tegen elkaar drukken is immers niet hetzelfde als goed mengen. Toch is het kennelijk voldoende om tot een uitwisseling van elektronen te komen en dus de geleidbaarheid te verhogen, vermoeden Morpurgo en collega‘s.