Verwerk de kunststof PVDF op een alternatieve manier en je kunt er een spotgoedkoop plastic geheugen van maken. De temperatuur blijkt de sleutel, melden Groningse onderzoekers in Nature Materials.

Voor zo’n geheugen heb je een kunststoffilm nodig die zeer dun is en tegelijk ferroëlektrische eigenschappen vertoont. Dat laatste wil zeggen dat er een elektrische polarisatie in zit. Door die met behulp van een elektrisch veld om te keren, kun je er data in opslaan.

In theorie was allang duidelijk dat PVDF oftewel polyvinylideendifluoride hier in principe bruikbaar voor moest zijn. Maar in de praktijk lukte het nooit om bruikbare films te maken. Van de vier bekende kristalstructuren van PVDF is bij kamertemperatuur de alfavariant thrmodynamisch het meest stabiel, en dat is nu net de enige die niet ferroëlektrisch is.

De bèta- en gammavarianten zijn wel ferroëlektrisch, maar zijn lastig te maken. En als je er dan ook nog een film van wilt maken, wordt hij óf veel te dik óf niet glad genoeg.

Vervolgens ontdekte iemand dat je van een random copolymeer van PVDF en trifluoroethyleen wél vrij gemakkelijk een redelijk bruikbare geheugenfilm kunt maken. Echt geweldig was die nog niet wegens gebrekkige thermische stabiliteit, maar goed genoeg om verder onderzoek naar pure PVDF-films redelijk effectief te ontmoedigen.

Mengyuan Li, een promovenda uit de vakgroep van prof. Dago de Leeuw, is er nu echter in geslaagd om de deltavorm te maken. In wezen is dit de gepolariseerde versie van alfa-PVDF, die ontstaat doordat de helft van de molecuulketens als het ware ondersteboven in het kistalrooster zit. Dat deze variant bestond was 30 jaar geleden al in theorie voorspeld, maar in de praktijk nog vrijwel nooit gesignaleerd.

De truc blijkt te zijn dat je de film moet laten ontstaan op een ondergrond die is opgewarmd tot 100 graden Celsius. Met een korte doch hevige elektrische puls (denk aan 250MV/m) kun je hem vervolgens polariseren, en die polariteit blijft daarna intact zolang de temperatuur beneden de 170 graden blijft.

In Groningen hebben ze al geconstateerd dat je hier een geheugenbit van kunt maken waarin data minstens een week ‘goed’ blijven. De volgende stap is om het materiaal ingrotere hoeveelheden te maken, en te kijken of je het echt in flexibele plastic elektronica kunt verwerken.

bron: RUG, Nature Materials