I ricercatori dell'Università di Liverpool hanno fatto una scoperta che potrebbe migliorare la conduttività di un tipo di rivestimento in vetro che viene utilizzato su oggetti come schermi tattili, celle solari e finestre ad alta efficienza energetica.

I rivestimenti vengono applicati al vetro di questi articoli per renderli elettricamente conduttivi consentendo allo stesso tempo il passaggio della luce. Il biossido di stagno drogato con fluoro è uno dei materiali utilizzati nei rivestimenti commerciali in vetro a basso costo in quanto è in grado di consentire il passaggio della luce e contemporaneamente condurre la carica elettrica, ma risulta che il biossido di stagno ha ancora un potenziale non sfruttato per migliorare le prestazioni.

In un articolo pubblicato sulla rivista Materiali funzionali avanzati , i fisici identificano il fattore che ha limitato la conduttività del biossido di stagno drogato con fluoro, che dovrebbe essere altamente conduttivo perché ci si aspetta che gli atomi di fluoro sostituiti sui siti del reticolo di ossigeno forniscano un elettrone libero aggiuntivo per la conduzione.

Gli scienziati riferiscono, utilizzando una combinazione di dati sperimentali e teorici, che per ogni due atomi di fluoro che danno un ulteriore elettrone libero, un altro occupa una posizione reticolare normalmente non occupata nella struttura cristallina del biossido di stagno.

Ogni cosiddetto atomo di fluoro "interstiziale" cattura uno degli elettroni liberi e quindi si carica negativamente. Ciò riduce della metà la densità elettronica e determina anche una maggiore dispersione degli elettroni liberi rimanenti. Questi si combinano per limitare la conduttività del biossido di stagno drogato con fluoro rispetto a ciò che sarebbe altrimenti possibile.

Il dottorando Jack Swallow, dal Dipartimento di Fisica dell'Università e dallo Stephenson Institute for Renewable Energy, ha dichiarato:"Identificare il fattore che ha limitato la conduttività del biossido di stagno drogato con fluoro è una scoperta importante e potrebbe portare a rivestimenti con una migliore trasparenza e una conduttività fino a cinque volte superiore, riducendo i costi e migliorando le prestazioni in una miriade di applicazioni da touch screen, LED, celle fotovoltaiche e finestre ad alta efficienza energetica."

I ricercatori ora intendono affrontare la sfida di trovare nuovi droganti alternativi che evitino questi inconvenienti intrinseci.

La ricerca ha coinvolto fisici dell'Università e del Surrey Ion Beam Centre in collaborazione con i chimici computazionali dell'University College di Londra e il produttore globale di vetro, NSG Group ed è finanziato da una sovvenzione del Consiglio di ricerca in ingegneria e scienze fisiche e dal Centro per la formazione di dottorato in fotovoltaico nuovo e sostenibile dell'EPSRC.