Исследователи из Университетов Квинсленда и Нового Южного Уэльса (оба в Австралии) обнаружили, что способность полимера проводить электричество может быть изменена за счет воздействия пучка ионов. Обычно электропроводность даже токопроводящих полимеров является сравнительно незначительной.

Однако исследователям удалось изменить электронные свойства полимерной пленки таким образом, что эта пленка приобрела такую же электропроводность, как у металлов и даже смогла проводить ток практически без сопротивления – на уровне сверхпроводников.

Для демонстрации возможности применения таких дешевых, надежных и гибких материалов исследователи создали электрический термометр сопротивления, отвечающий существующим промышленным стандартам.

Технология ионного пучка широко применяется в производстве микроэлектроники для регулирования проводимости таких полупроводников, как кремний. Попытки приспособить эту технологию для обработки полимерных материалов начались еще в 1980-е годы, однако их нельзя было бы назвать успешными. В то время, как обработка классических полупроводников пучками ионов аргона и/или криптона приводит к увеличению проводимости материала, полимерные пленки, подвергшиеся такой обработке, оставались изоляторами. Исследователи реализовали альтернативный подход, известный как смешивание с металлом ионным пучком (ion beam metal-mixing). Суть этого подхода заключается в том, что на поверхность полимера помещается тонкая пластинка металла, частицы которой смешиваются с полимером под действием пучка ионов. Было обнаружено, что такой подход позволяет получать металло-полимерные композиции с высоким значением электропроводимости.

Руководитель исследования, Эндрю Стефенсон (Andrew P. Stephenson) отмечает, что процесс позволяет получать из одного полимера три материала, электронные свойства которых соответствуют трем крайним и отличающимся друг от друга режимам проводимости – изолятору, металлу и сверхпроводнику. Такая настройка свойств становится возможной благодаря выбору частиц, составляющих собой ионный пучок. В качестве стартового материала исследователи из группы Стефенсона использовали пленку полиэфирэфиркетона [polyetheretherketone (PEEK)], покрытую наноразмерным слоем сплава олова и сурьмы, для смешения полимера и металла был использован пучок ионов олова. Электропроводность материала может регулироваться за счет изменения толщины слоя металла, энергии и интенсивности ионного пучка.

Возможности такой подстройки электропроводности позволяет использовать полученный материал для изготовления термометров сопротивления. Демонстрируя возможности разработанного материала исследователи изготовили из него термометры, которые сравнили с использующимися в промышленности платиновыми термометрами сопротивления, при этом оба типа термометров показали сравнимую точность. Новые термометры отличаются большей дешевизной, простотой получения, гибкостью и устойчивостью к кислороду по сравнению со стандартными полупроводниковыми на основе полигексилтиофена или пентацена.