In un display touch-screen o in un pannello solare, qualsiasi sovrapposizione conduttiva dovrebbe essere chiara. Gli ingegneri impiegano film sottili trasparenti di ossido di indio e stagno (ITO) per il lavoro, ma le proprietà di un materiale high-tech sono solo metà del suo curriculum. Devono anche essere il più possibile economici e facili da produrre. In un nuovo studio, ricercatori della Brown University e ATMI Inc. riportano le migliori prestazioni di trasparenza e conduttività per un ITO realizzato utilizzando una soluzione chimica, che è potenzialmente il facile, vogliono i produttori di metodi a basso costo.

"La nostra tecnologia è già a livello di prestazioni per l'applicazione in touch screen resistivi, " disse Jonghun Lee, uno studente laureato in chimica Brown e autore principale del documento pubblicato online il 1 agosto dal Giornale della Società Chimica Americana .

Il gruppo ha realizzato pellicole ITO conduttive di 146 miliardesimi di metro di spessore che hanno permesso il passaggio del 93 percento della luce, una trasparenza paragonabile alle lastre di vetro su cui sono stati depositati. Il team ha anche realizzato i propri film su poliimmide pieghevole, dimostrando che potrebbe essere potenzialmente utile per realizzare tecnologie di visualizzazione flessibili.

In diversi esperimenti hanno dimostrato che variando lo spessore e il contenuto di stagno (tra il 5 e il 10 percento era il migliore) potevano variare la trasparenza e la resistenza per trovare la migliore combinazione.

"Controllando la concentrazione della soluzione di nanocristalli, potremmo controllare lo spessore del film da 30 nanometri a 140 nanometri, " ha detto Lee.

La soluzione

Per fare i film, il team ha sintetizzato cristalli ITO su scala nanometrica in una soluzione. Quindi ne hanno fatto un film piatto e liscio facendo gocciolare la soluzione su una lastra di vetro seguita da una rapida rotazione, un processo chiamato spin casting. Da lì hanno cotto, o ricotto, le lastre rivestite per diverse ore (la durata migliore è risultata essere di sei ore) e quindi testarne la trasparenza e la conducibilità.

La fusione a rotazione è semplice poiché procedono i processi di produzione ad alta tecnologia, ma trovare la chimica che consente allo spin casting di produrre un film sottile ITO ad alte prestazioni si è dimostrato elusivo. Un risultato chiave descritto nel nuovo documento, stava trovando i materiali necessari per realizzare i cristalli ITO su scala nanometrica in primo luogo, disse Shouheng Sun, professore di chimica alla Brown e corrispondente autore dello studio.

Le migliori sostanze chimiche si sono rivelate essere l'acetilacetonato di indio e il bis(acetilacetonato) dicloruro di stagno. Hanno sintetizzato nanocristalli ITO che avevano una gamma ristretta di dimensioni, circa 11 miliardesimi di metro di diametro. Quella consistenza significava che quando i cristalli si disponevano nelle pellicole sottili, non si ammucchiavano insieme in ciuffi, né rimase troppo distante. Il risultato è stato un array di cristalli denso ma uniformemente distribuito, che favorisce la conduttività.

"Se la particella si aggrega, quindi non puoi ottenere un assemblaggio uniforme e non puoi ottenere una buona conduttività, " ha detto Sole.

Questa scoperta è stata fondamentale per raggiungere le prestazioni di alto livello descritte nel documento, ma il team sa che deve ancora costruire su quei progressi, ad esempio, per eguagliare le prestazioni di conduttività dei film realizzati con un processo chiamato sputtering.

"Il prossimo passo è migliorare la conduttività fino a una grandezza commisurata all'ITO sputterato, realizzando al contempo i costi ridotti e i vantaggi in termini di efficienza del processo attesi da un metodo di deposizione ITO basato su soluzioni, " disse Melissa Petruska, scienziato senior presso ATMI e coautore del documento.

In nuovi esperimenti, perciò, il team prevede di ridurre ulteriormente la resistenza elettrica, per ridurre il tempo necessario per la ricottura dei film, e a stendere bei modelli dei loro film, piuttosto che fogli continui, utilizzando la stampa a getto d'inchiostro o roll-to-roll.