televisori a schermo piatto, computer e display di telefoni cellulari richiedono tutti conduttori elettrici trasparenti per collegare dispositivi elettrici integrati senza ostruire la retroilluminazione. L'ossido di indio e stagno (ITO) è attualmente utilizzato per questo scopo, ma è costoso e fragile. Un'alternativa a basso costo, basato su un film composito costituito da grafene e un polimero ferroelettrico, è ora disponibile grazie ad un team di ricerca internazionale, tra cui ricercatori dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) di Singapore.

Il grafene è trasparente poiché consiste solo di un singolo strato di atomi di carbonio. "Il grafene può mostrare un'elevata conduttività elettrica ed è anche più forte e molto più flessibile dell'ossido di indio e stagno, e quindi potrebbe essere utilizzato anche per display pieghevoli e celle solari sottili, " spiega Guangxin Ni, un dottorando nel gruppo di ricerca.

Anche se molto sottile, il singolo strato di atomi di carbonio del grafene forma forti, legami duri che spiegano le sue buone proprietà meccaniche ed elettriche. Nel suo stato originario, però, la conduttanza elettrica del grafene è bassa perché ha pochissimi elettroni liberi che possono trasportare una corrente elettrica. Iniezione di cariche elettriche, solitamente applicando una tensione elettrica, può aumentare la conduttività; però, questo è indesiderabile nei dispositivi di consumo perché utilizza energia elettrica.

Il film sottile di Ni e dei suoi collaboratori offre una soluzione più permanente. Hanno combinato il grafene con un polimero ferroelettrico, che ha una carica elettrica costante sulla sua superficie. Hanno coltivato il grafene su un foglio di rame evaporando molecole precursori organici, e quindi depositato il polimero sopra come un film sottile dalla soluzione. Quando portato a stretto contatto, il campo elettrico delle cariche elettriche indotte dal polimero nel grafene. Questo ha aumentato la conduttività elettrica del grafene di un fattore 12.

Il vantaggio di questo approccio è che questa donazione a carico è estremamente duratura, indefinitamente in teoria, e non danneggia il materiale né compromette sostanzialmente l'elevata trasparenza ottica del grafene, osserva il membro del team Kui Yao di IMRE. Inoltre, il processo di fabbricazione è molto scalabile e adatto per applicazioni industriali.

Prima di sviluppare applicazioni commerciali, sono desiderabili conducibilità ancora più elevate:la conduttività di ITO è ancora circa il 20% migliore rispetto al polimero ibrido grafene-ferroelettrico. Tuttavia, il team di ricerca sta cercando di superare questa barriera e persino di raddoppiare la conduttività dei film ottimizzando e migliorando la progettazione e la fabbricazione di questi dispositivi in ​​grafene/polimero. In caso di successo, il team migliorerà notevolmente il potenziale commerciale di questo conduttore trasparente, e avvicinare ulteriormente l'ampia applicazione commerciale del grafene.