Un team di ricerca internazionale guidato dal chimico Prof. Thomas Heine della TU Dresden ha scoperto un nuovo materiale bidimensionale con proprietà senza precedenti:indipendentemente dal fatto che sia teso o compresso, si espande sempre. Questo cosiddetto comportamento semi-auxetico non è stato osservato prima ed è quindi molto promettente per la progettazione di nuove applicazioni, soprattutto nei nanosensori.

Se allunghi un elastico, diventa più sottile, un comportamento fisico che si applica alla maggior parte dei materiali "comuni". Dal XX secolo, nella ricerca sui materiali è noto un comportamento opposto:il cosiddetto auxetico (dal greco antico auxetos, che significa 'estensibile') i materiali si espandono nella direzione ortogonale alla deformazione. Allo stesso modo, si restringono quando vengono compressi. Scientificamente, sono caratterizzati da un coefficiente di Poisson negativo. Probabilmente l'applicazione più nota e più antica degli insoliti rapporti di Poisson è il tappo di bottiglia, che ha un coefficiente di Poisson pari a zero. Questo ha l'effetto che il tappo può essere inserito nel collo più sottile della bottiglia.

Grazie alle loro proprietà speciali, i materiali auxetici consentono funzionalità e soluzioni di design completamente nuove per una varietà di prodotti innovativi con proprietà funzionali regolabili, comprese le applicazioni nella tecnologia medica o nello sviluppo di dispositivi di protezione come caschi da bicicletta o giubbotti di sicurezza.

Thomas Heine, Professore di Chimica Teorica alla TU Dresda, e il suo team hanno ora scoperto un fenomeno precedentemente sconosciuto. A base di borofene, una configurazione atomicamente sottile dell'elemento boro, una forma stabile è stata trovata aggiungendo palladio, ottenendo la composizione chimica PdB4. La modellazione computazionale mostra che questo materiale si comporta come un materiale auxetico sotto sforzo, ma si espande come un normale materiale sotto compressione. In altre parole, indipendentemente dal fatto che sia teso o compresso, il materiale si espande sempre.

"Oltre a un'accurata caratterizzazione in termini di stabilità, proprietà meccaniche ed elettroniche del materiale, abbiamo identificato l'origine di questo carattere semi-auxetico e crediamo che questo meccanismo possa essere utilizzato come concetto di design per nuovi materiali semi-auxetici, " spiega il prof. Heine, "Questi nuovi materiali potrebbero portare ad applicazioni innovative nella nanotecnologia, per esempio nel rilevamento o nella magneto-ottica. È ugualmente ipotizzabile un trasferimento a materiali macroscopici».