Egy kutatócsoport, amelyet a Minnesota Egyetem vezetett, felfedezett egy új nano léptékű vékony filmanyagot, amelynek legmagasabb vezetőképessége az osztályában. Az új anyag kisebb, gyorsabb és erősebb elektronikához, valamint hatékonyabb napelemekhez vezethet.
A felfedezést megjelentette a Nature Communications, a nyílt hozzáférésű folyóirat, amely kiváló minőségű kutatást tesz közzé a természettudományok minden területéről.
A kutatók azt mondják, hogy ez az új anyag olyan egyedülálló, hogy magas vezetőképességű, ami segít az elektronikának az elektromos árammal való ellátása és a nagyobb teljesítmény elérése érdekében. De az anyagnak széles sávszélessége is van, ami azt jelenti, hogy a fény könnyedén áthalad az anyagon, így optikailag átlátszó. A legtöbb esetben széles sávszélességű anyagok általában alacsony vezetőképességűek vagy gyenge áttetszőségűek.
"A nagy vezetőképesség és a széles sávszélesség ideális anyagot kínál az optikailag átlátható vezetőfóliák előállításához, amelyek számos elektronikus eszközben használhatók, beleértve a nagyteljesítményű elektronikát, elektronikus kijelzőket, érintőképernyőket és még a napelemeket is, amelyekben a fénynek át kell haladnia A készüléket "- mondta Bharat Jalan, a Minnesota Egyetem vegyészmérnöki és anyagtudományi professzora és a tanulmány vezető kutatója.
Jelenleg az elektronika legtöbb átlátszó vezetője kémiai elemet használ indiumnak. Az indium ára óriási mértékben emelkedett az elmúlt években, ami jelentősen növelte az aktuális megjelenítési technológiák költségét. Ennek eredményeként óriási erőfeszítéseket tettek olyan alternatív anyagok megtalálására, amelyek ugyanúgy működnek, akár jobbak, mint az indium alapú átlátszó vezetők.
Ebben a tanulmányban a kutatók megoldást találtak. Új, áttetsző vékony filmet fejlesztettek ki egy új szintézis módszer alkalmazásával, amelyben BaSnO3 vékony filmet (bárium, ón és oxigén kombinációját, bárium-stannátot) fejlesztettek ki, de az ón primer kémiai prekurzora helyett az elemi ónforrást. Az ón kémiai prekurzora egyedülálló, radikális tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek növelték a kémiai reakcióképességet, és jelentősen javították a fémoxidképző folyamatot. Mind a bárium, mind az ón lényegesen olcsóbb, mint az indium, és bőségesen rendelkezésre állnak.
"Nagy meglepetésként éreztük, hogy ez a szokásos megközelítés miként használták először az ón kémiai prekurzort" - jelentette ki az első szerző a Minnesota Egyetem kémiai mérnöki és anyagtudományi hallgatója, Abhinav Prakash. "Nagy kockázat volt, de nagy áttörés volt számunkra."
Jalan és Prakash szerint ez az új eljárás lehetővé tette számukra, hogy az anyagot soha nem látott mértékben ellenőrizzék a vastagság, a kompozíció és a hibás koncentráció függvényében, és hogy ez a folyamat nagyon alkalmas legyen számos más olyan anyagrendszerre, ahol az elemet nehéz oxidálni. Az új folyamat reprodukálható és skálázható is.
Azt is hozzátették, hogy a szerkezetileg kiváló minőségű, jobb hiba-koncentrációval rendelkezett, amely lehetővé tette számukra, hogy felfedezzék a nagy vezetőképességet az anyagban. Azt állították, hogy a következő lépés az atomszintű hibák csökkentése.
"Annak ellenére, hogy ez az anyag a legmagasabb vezetőképességgel rendelkezik ugyanazon anyagosztályon belül, sok lehetőség van a javításra, továbbá az új fizika felfedezésének lehetőségére, ha csökkentjük a hibákat." - mondta Jalan.
