Un equip d'investigadors, dirigit per la Universitat de Minnesota, han descobert un nou material de pel·lícula prima nano-escala amb la conductivitat de més alt mai en la seva classe. El nou material podria donar lloc a petits, més ràpids, i l'electrònica més potents, així com les cèl·lules solars més eficients.
El descobriment es publica a Nature Communications, una revista d'accés obert que publica la investigació d'alta qualitat de totes les àrees de les ciències naturals.
Els investigadors diuen que el que fa aquest nou material tan únic és que té una conductivitat alta, el que ajuda a l'electrònica fan més electricitat i es tornen més poderosos. No obstant això, el material també té una àmplia banda prohibida, el que significa que la llum pot passar fàcilment a través del material pel que és òpticament transparent. En la majoria dels casos, els materials amb banda prohibida ampla, ja sigui en general tenen una conductivitat baixa o poca transparència.
"L'alta conductivitat i ample de banda prohibida fan d'aquest un material ideal per a la fabricació de pel·lícules conductores òpticament transparents que podrien ser utilitzats en una àmplia varietat de dispositius electrònics, incloent l'electrònica d'alta potència, les pantalles electròniques, pantalles tàctils i cèl·lules fins i tot solars en què la llum ha de passar a través d' el dispositiu ", va dir Bharat Halen, professor de ciències de la Universitat de Minnesota enginyeria química i materials i l'investigador principal de l'estudi.
Actualment, la majoria dels conductors transparents en els nostres aparells electrònics utilitzen un element químic anomenat indi. El preu d'indi ha augmentat enormement en els últims anys que augmentarà significativament el cost de la tecnologia de visualització actual. Com a resultat, hi ha hagut un enorme esforç per trobar materials alternatius que funcionen tan bé, o fins i tot millor, que els conductors transparents a força d'indi.
En aquest estudi, els investigadors van trobar una solució. Ells van desenvolupar una nova pel·lícula prima conductora transparent utilitzant un nou mètode de síntesi, en el qual van créixer una pel·lícula prima BaSnO3 (una combinació de bari, estany i oxigen, anomenat estannat de bari), però reemplaçats font d'estany elemental amb un precursor químic d'estany. El precursor químic d'estany té propietats úniques, radicals que van millorar la reactivitat química i millora en gran mesura el procés de formació d'òxid de metall. Tant bari i estany són significativament més barat que l'indi i estan disponibles en abundància.
"Ens vam quedar molt sorpresos de com aquest enfocament no convencional va funcionar la primera vegada que es va utilitzar el precursor químic estany," va dir Universitat de Minnesota enginyeria química i materials estudiant graduat de la ciència Abhinav Prakash, el primer autor de l'article. "Va ser un gran risc, però era bastant un gran avanç per a nosaltres."
Jalan i Prakash van dir aquest nou procés els va permetre crear aquest material amb un control sense precedents sobre el gruix, la composició i concentració de defectes i que aquest procés hauria de ser altament adequat per a una sèrie d'altres sistemes de materials, on l'element és difícil d'oxidar. El nou procés també és reproduïble i escalable.
S'afegeixen a més que era la qualitat estructuralment superior amb una millor concentració defecte que els va permetre descobrir alta conductivitat en el material. Es va dir que el següent pas és continuar per reduir els defectes en l'escala atòmica.
"Tot i que aquest material té la conductivitat més alta dins de la mateixa classe de materials, hi ha molt marge de millora, a més, que el potencial excepcional per descobrir nova física si disminuïm els defectes. Aquest és el nostre proper objectiu", va dir Jalan.
