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2D-Kristall TU Dresden entdeckt halb-auxetisches Material

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Forschende der TU Dresden haben ein bislang unbekanntes Phänomen entdeckt: ein 2D-Material, das sich sowohl bei Kompression als auch bei Streckung verbreitert.

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Egal, ob man zieht oder drückt, das neue Material verbreitert sich immer.
Egal, ob man zieht oder drückt, das neue Material verbreitert sich immer.
(Bild: TU Dresden)

Dieses neue Material mit den wundersamen Eigenschaften wurde von Thomas Heine, Professor für Theoretische Chemie an der TU Dresden, und seinem Team entdeckt. Auf der Grundlage von Borophen, einer atomar-dünnen Konfiguration des Elements Bor, wurde durch Zugabe von Palladium eine stabile Form mit der chemischen Zusammensetzung PdB4 gefunden. Die Berechnungen zeigen, dass sich dieses Material unter Zug wie ein auxetisches Material verhält, sich jedoch wie ein gewöhnliches Material unter Kompression verbreitert. Es ist also egal, ob man es auseinanderzieht oder zusammenpresst, das Material verbreitert sich immer.

Neben der gründlichen Charakterisierung bezüglich Stabilität, mechanischen und elektronischen Eigenschaften des Materials haben wir den Ursprung dieses halb-auxetischen Charakters identifiziert und glauben, dass dieser Mechanismus als Designkonzept für neue halb-auxetische Materialien verwendet werden kann.

Prof. Thomas Heine, TU Dresden

Laut Heine könnten diese neuartigen Materialien zu innovativen Anwendungen in der Nanotechnologie führen, beispielsweise in der Sensorik oder der Magnetooptik. Ein Übertrag auf makroskopische Materialien sei ebenso denkbar.

Was sind auxetische Materialien?

Zieht man ein Gummiband auseinander wird es dünner – ein physikalisches Verhalten, welches für die meisten Materialien zutrifft. Seit dem 20. Jahrhundert ist in der Materialforschung ein entgegengesetztes Verhalten bekannt: Die sogenannten auxetischen (von altgriechisch auxetos, deutsch ‚dehnbar‘) Materialien weiten sich, wenn an ihnen gezogen wird. Gleichermaßen werden sie dünner, wenn sie zusammengedrückt werden. In der Mechanik werden sie durch eine negative Poissonzahl charakterisiert.

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