I ricercatori hanno dimostrato la fabbricazione su larga scala di un nuovo tipo di pellicola trasparente per elettrodi conduttiva basata su argento nanostrutturato. I touch screen degli smartphone e i televisori a schermo piatto utilizzano elettrodi trasparenti per rilevare il tocco e cambiare rapidamente il colore di ogni pixel. Poiché l'argento è meno fragile e più resistente chimicamente rispetto ai materiali attualmente utilizzati per realizzare questi elettrodi, i nuovi film potrebbero offrire un'opzione ad alte prestazioni e di lunga durata per l'uso con schermi flessibili ed elettronica. Le pellicole a base d'argento potrebbero anche consentire l'installazione di celle solari flessibili su finestre, tetti e persino dispositivi personali.

Nel diario Materiali ottici Express , i ricercatori riportano la fabbricazione di un film sottile conduttore trasparente su dischi di vetro di 10 centimetri di diametro. Sulla base di stime teoriche che corrispondevano strettamente alle misurazioni sperimentali, calcolano che gli elettrodi a film sottile potrebbero funzionare significativamente meglio di quelli utilizzati per i display flessibili e i touch screen esistenti.

"L'approccio che abbiamo utilizzato per la fabbricazione è altamente riproducibile e crea una configurazione chimicamente stabile con un compromesso regolabile tra trasparenza e proprietà conduttive, " ha detto il primo autore del giornale, Jes Linnet dell'Università della Danimarca meridionale. "Ciò significa che se un dispositivo necessita di maggiore trasparenza ma minore conduttività, il film può essere adattato modificando lo spessore del film."

Trovare un'alternativa flessibile

La maggior parte degli elettrodi trasparenti odierni sono realizzati in ossido di indio e stagno (ITO), che può mostrare fino al 92 percento di trasparenza, paragonabile al vetro. Sebbene altamente trasparente, I film sottili ITO devono essere elaborati con cura per ottenere prestazioni riproducibili e sono troppo fragili per essere utilizzati con dispositivi elettronici o display flessibili. I ricercatori stanno cercando alternative all'ITO a causa di questi inconvenienti.

La natura anticorrosiva dei metalli nobili come l'oro, l'argento e il platino li rendono promettenti alternative ITO per la creazione di lunga durata, elettrodi chimicamente resistenti che potrebbero essere utilizzati con substrati flessibili. Però, fino ad ora, le pellicole conduttive trasparenti in metallo nobile hanno sofferto di un'elevata rugosità superficiale, che può degradare le prestazioni perché l'interfaccia tra la pellicola e gli altri strati non è piatta. I film conduttivi trasparenti possono essere realizzati anche utilizzando nanotubi di carbonio, ma questi film attualmente non mostrano una conduttanza sufficientemente elevata per tutte le applicazioni e tendono anche a soffrire di rugosità superficiale a causa dei nanotubi che si impilano uno sopra l'altro.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato un approccio chiamato litografia colloidale per creare film sottili di argento conduttivo trasparente. Per prima cosa hanno creato un livello di mascheratura, o modello, rivestendo una cialda di 10 centimetri con un unico strato di pezzatura uniforme, nanoparticelle di plastica compatta. I ricercatori hanno messo questi wafer rivestiti in un forno al plasma per ridurre le dimensioni di tutte le particelle in modo uniforme. Quando hanno depositato un sottile film d'argento sullo strato di mascheratura, l'argento è entrato negli spazi tra le particelle. Hanno quindi sciolto le particelle, lasciando uno schema preciso di fori a nido d'ape che consentono il passaggio della luce, producendo un film elettricamente conduttivo e otticamente trasparente.

Bilanciare trasparenza e conduttività

I ricercatori hanno dimostrato che il loro metodo di fabbricazione su larga scala può essere utilizzato per creare elettrodi trasparenti d'argento con una trasmittanza fino all'80% mantenendo la resistenza del foglio elettrico al di sotto di 10 ohm per quadrato, circa un decimo di quanto riportato per i nanotubi di carbonio. pellicole con trasparenza equivalente. Minore è la resistenza elettrica, migliore è la capacità degli elettrodi di condurre una carica elettrica.

"L'aspetto più nuovo del nostro lavoro è che abbiamo tenuto conto sia delle proprietà di trasmissione che delle proprietà di conduttanza di questo film sottile utilizzando un'analisi teorica che si è ben correlata con i risultati misurati, " ha detto Linnet. "I problemi di fabbricazione in genere rendono difficile ottenere le migliori prestazioni teoriche da un nuovo materiale. Abbiamo deciso di riportare ciò che abbiamo riscontrato sperimentalmente e postulare rimedi in modo che queste informazioni possano essere utilizzate in futuro per evitare o ridurre al minimo i problemi che potrebbero influire sulle prestazioni".

I ricercatori affermano che i loro risultati mostrano che la litografia colloidale può essere utilizzata per fabbricare film sottili conduttivi trasparenti che sono chimicamente stabili e potrebbero essere utili per una varietà di applicazioni.