Hai mai immaginato il tuo smartphone o tablet senza touch screen? Questo potrebbe essere presto il caso se finissimo l'indio, uno dei minerali più rari sulla Terra.

L'indio è utilizzato in molti dispositivi high-tech come touch screen, smartphone, pannelli solari e finestre intelligenti, sotto forma di ossido di indio-stagno. Questo composto è otticamente trasparente ed elettricamente conduttivo, le due caratteristiche cruciali necessarie per il funzionamento dei touch screen.

Ma c'è un problema:non abbiamo una fornitura di indio garantita a lungo termine. Si trova naturalmente solo in minuscole tracce, ed è quindi poco pratico da estrarre direttamente. Quasi tutto l'indio mondiale è un sottoprodotto dell'estrazione dello zinco.

Fortunatamente, abbiamo una potenziale soluzione:io e i miei colleghi abbiamo sviluppato un nuovo modo per realizzare rivestimenti otticamente trasparenti ed elettricamente conduttivi senza indio.

Un problema in peggioramento

Poiché l'offerta mondiale di indio è legata all'estrazione di zinco, la sua disponibilità e il prezzo dipenderanno dalla domanda di zinco.

I possibili cali della domanda di zinco, già evidenti nell'industria automobilistica, insieme all'uso sempre crescente di smartphone e pannelli tattili, sono destinati ad esacerbare la potenziale carenza di indio in futuro.

Un'opzione è provare a riciclare l'indio. Ma recuperarlo da dispositivi usati è costoso a causa delle piccole quantità coinvolte.

Quando un materiale cruciale scarseggia, dovremmo cercare alternative. Ed è esattamente ciò che io e i miei colleghi abbiamo trovato.

Come funziona?

Il nostro nuovo rivestimento, i cui dettagli sono pubblicati sulla rivista Materiali per l'energia solare e celle solari , coinvolge la tecnologia al plasma.

Il plasma è come una zuppa di particelle cariche in cui gli elettroni sono stati strappati via dai loro atomi, ed è spesso descritto come il quarto stato della materia, dopo solido, liquido e gas. Potrebbe sembrare una sostanza esotica, ma in realtà comprende più del 99% degli oggetti visibili nell'universo. il nostro sole, come la maggior parte delle stelle, è essenzialmente una palla gigante di plasma incandescente.

Più vicino a casa, anche le lampadine fluorescenti e le insegne al neon contengono plasma. Le nostre nuove pellicole touchscreen non contengono plasma, ma la loro fabbricazione utilizza il plasma come un modo per creare nuovi materiali che altrimenti sarebbero impossibili da realizzare.

Il nostro rivestimento è costituito da uno strato ultrasottile di argento, racchiusa tra due strati di ossido di tungsteno. Questa struttura è spessa meno di 100 nanometri, circa un millesimo della larghezza di un capello umano.

Questi strati sandwich ultrasottili vengono creati e rivestiti su vetro utilizzando un processo chiamato "sputtering al plasma". Si tratta di sottoporre una miscela di gas argon e ossigeno a un forte campo elettrico, fino a quando questa miscela si trasforma nello stato di plasma. Il plasma viene utilizzato per bombardare un bersaglio solido di tungsteno, staccandone gli atomi e depositandoli come uno strato sottilissimo sulla superficie del vetro.

Quindi ripetiamo questo processo usando l'argento, e poi un'ultima terza volta di ossido di tungsteno incorporato con nanoparticelle d'argento. L'intero processo richiede solo pochi minuti, produce scarti minimi, è più economico che usare l'indio, e può essere utilizzato per qualsiasi superficie di vetro come uno schermo del telefono o una finestra.

Il rivestimento al plasma finito ha anche un'altra caratteristica intrigante:è elettrocromico, il che significa che può diventare più o meno opaco, o cambia colore, se viene applicata una tensione elettrica.

Ciò significa che potrebbe essere utilizzato per creare "display stampabili" supersottili che possono diventare più scuri o più luminosi, o cambiare colore come desiderato. Sarebbero flessibili e userebbero poco potere, il che significa che potrebbero essere utilizzati per una serie di scopi, tra cui etichette intelligenti o finestre intelligenti.

Le finestre intelligenti rivestite con le nostre nuove pellicole potrebbero essere utilizzate per bloccare il flusso di luce e quindi il calore secondo necessità. Il nostro film al plasma può essere applicato su qualsiasi superficie di vetro, che può quindi essere impostato per regolare la sua trasparenza a seconda del tempo esterno. A differenza delle lenti per occhiali "fotocromatiche" esistenti, che rispondono ai livelli di luce ambientale, il nostro materiale risponde a segnali elettrici, il che significa che può essere manipolato a piacimento.

La nostra nuova tecnologia senza indio ha un grande potenziale per produrre i dispositivi touch-screen di prossima generazione come smartphone o documenti elettronici, così come finestre intelligenti e celle solari per la sostenibilità ambientale. Questa tecnologia è pronta per essere ampliata per la creazione di rivestimenti su vetro commerciale, e ora stiamo facendo ulteriori ricerche e sviluppi per adattarli ai futuri dispositivi elettronici indossabili.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.