Een team van internationale wetenschappers heeft een formule gevonden om vloeibaar cement in vloeibaar metaal om te zetten.

De ontdekking maakt het mogelijk cement om te zetten van een isolerend materiaal in een halfgeleider. Dit biedt mogelijkheden voor toepassingen in de elektronica, zoals voor chips of geleidende coatings.

De onderzoekers van verschillende instituten over de hele wereld beschrijven hun ontdekking in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Het vloeibare materiaal koelt af naar een metaalglasachtig materiaal met veel voordelen ten opzichte van normale metalen, zo is het beter bestand tegen corrosie en veel minder breekbaar dan glas.

De bijzondere omzetting naar een geleidende metallisch-glazen vorm komt door een speciaal proces waarbij elektronen als het ware 'gevangen' worden in kooiachtige structuren.

Ammonia

Dit proces waarbij elektronen gevangen worden, werd voorheen alleen waargenomen in oplossingen met ammonia. Het begrijpen hoe dit proces bij cement werkt, maakt het misschien mogelijk dat ook andere, normaal isolerende materialen tot halfgeleiders omgevormd kunnen worden.

Om de eigenschap te kunnen gebruiken, is een component van aluminiumcement nodig, een type cement dat goed bestand is tegen hoge temperaturen, bijvoorbeeld in vuurvast beton. Het benodigde onderdeel uit het cement is een mineraal met de naam mayeniet.

Het mayeniet werd gesmolten bij een temperatuur van 2000 graden Celsius. Het verhitten gebeurde met een CO2-laser.

Kristallen

Om ervoor te zorgen dat de hete vloeistof geen kristallen vormde, gebruikten de onderzoekers zogenaamde aerodynamische levitatie. Dat is een manier waardoor met behulp van een gasstroom van onderaf het te bewerken materiaal blijft zweven op één plek en zo geen contact maakt met een vast oppervlak.

De levitatie zorgt ervoor dat de vloeistof goed kan afkoelen naar een glasachtig materiaal zonder verkeerde kristallen te vormen.

Vangen

De wetenschappers ontdekten dat de geleiding ontstond wanneer de vrije elektronen 'gevangen' werden in de kooiachtige structuren van het glas. De elektronen zorgden voor een geleidingsmechanisme vergelijkbaar met dat in metalen.

Om uit te vinden hoe het nou precies werkt, was een combinatie nodig van verschillende experimentele technieken samen met de berekeningen van een stevige supercomputer.