De Nobelprijs voor scheikunde is dit jaar toegekend aan Alan Heeger, Alan MacDiarmid en Hideki Shirakawa voor hun belangrijke bijdrage in de ontdekking van geleidende polymeren.

Gewone elektriciteitsdraden bestaan uit een geleidende koperdraad omgeven door een niet geleidende plastic laag. Dat het koper elektriciteit doorgeeft, komt doordat elektronen zich vrij langs de metalen draad kunnen voortbewegen.

Plastic bestaat uit polymeren, dit zijn moleculen die lange ketens vormen. Normaal geleidt plastic geen stroom, maar de laureaten vonden een manier om de polymeren wel geleidend te maken. Hiervoor moet het polymeer aan twee voorwaarden voldoen. Het moet ten eerste bestaan uit een afwisseling van enkele en dubbele bindingen; ten tweede moet je er een jodiumzout van maken door het met jodium te oxideren. Kort samengevat komt de ontdekking van de laureaten hierop neer.

Aan het begin van de jaren zeventig ontdekte de Japanse scheikundige Shiriakawa, nu verbonden aan de Universiteit van Tsukuba, bij toeval een nieuwe synthetiseermethode voor het polymeer polyacetyleen. Hij had per ongeluk een duizendmaal te sterke katalysator in een reactievat met bepaalde polymeren gedaan en er bleek een zilverachtig laagje te ontstaan. In het vat waren de verbindingen in de moleculen veranderd en dit maakte het polymeer tot een licht geleidend stuk plastic.

Snel en goedkoop

Een koffiepauze op een congres in Japan was het begin van de samenwerking tussen Shiriakawa en scheikundige MacDiarmid. Samen met de natuurkundige Heeger had MacDiarmid ook een zilverachtig stuk plastic gevonden, de anorganische polymeer zwavelnitride. Met z’n drieën ontwikkelden ze een methode waarmee de nauwelijks geleidende stukken plastic een tien miljoen keer sterkere geleiding verkregen. Deze methode draagt de Engelse term doping en voorziet het polymeer van joodionen.

Met deze nieuwe techniek is het mogelijk een fotodiode te maken die als lichtbron een vele malen hoger rendement heeft dan een gloeilamp. Ook kunnen de nieuwe polymeren gebruikt worden bij het antistatisch maken van materialen, zoals tapijten en fotografische film.

Een groot commercieel voordeel van de geleidende polymeren is dat de productie snel en goedkoop is. Elektronische componenten en IC’s gebaseerd op polymeren zullen binnen niet al te lange tijd in onze elektronische producten te vinden zijn.

Zie ook het artikel Plastic elektronica dat Natuurwetenschap & Techniek publiceerde in april 1998.

Irene Husmann