(Phys.org) —I ricercatori hanno creato un nuovo tipo di elettrodo trasparente che potrebbe trovare impiego nelle celle solari, display flessibili per computer ed elettronica di consumo e futuri circuiti "optoelettronici" per sensori ed elaborazione delle informazioni.

L'elettrodo è costituito da nanofili d'argento ricoperti da un materiale chiamato grafene, uno strato di carbonio estremamente sottile. Il materiale ibrido si mostra promettente come possibile sostituto dell'ossido di indio e stagno, o ITO, utilizzato in elettrodi trasparenti per monitor touch-screen, display di telefoni cellulari e televisori a schermo piatto. L'industria sta cercando alternative all'ITO a causa degli svantaggi:è relativamente costoso a causa della limitata abbondanza di indio, ed è inflessibile e si degrada nel tempo, diventando fragile e ostacolando le prestazioni.

"Se provi a piegare ITO, si rompe e poi smette di funzionare correttamente, ", ha affermato il dottorando della Purdue University Suprem Das.

Il materiale ibrido potrebbe rappresentare un passo verso le innovazioni, comprese celle solari flessibili e monitor a colori, display flessibili "heads-up" nei parabrezza delle auto e display informativi su occhiali e visiere.

"L'innovazione chiave è un materiale trasparente, ma elettricamente conduttivo e flessibile, " ha detto David Janes, un professore di ingegneria elettrica e informatica.

I risultati della ricerca sono stati dettagliati in un articolo apparso online ad aprile sulla rivista Materiali funzionali avanzati . Il documento è disponibile online all'indirizzo http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201300124/full. È stato scritto da Das; lo studente in visita Ruiyi Chen; gli studenti laureati Changwook Jeong e Mohammad Ryyan Khan; Janes e Muhammad A. Alam, un professore di Purdue di ingegneria elettrica e informatica.

Il concetto ibrido è stato proposto in precedenti pubblicazioni dai ricercatori della Purdue, compreso un articolo del 2011 sulla rivista Nano lettere . Il concetto rappresenta un approccio generale che potrebbe essere applicato a molti altri materiali, disse Alam, chi ha co-autore del Nano lettere carta.

"Questa è una bella illustrazione di come la teoria permetta un nuovo modo fondamentale per ingegnerizzare il materiale su scala nanometrica e adattarne le proprietà, " Egli ha detto.

Tali strutture ibride potrebbero consentire ai ricercatori di superare il "collo di bottiglia del trasporto di elettroni" di film estremamente sottili, detti materiali bidimensionali.

La combinazione di grafene e nanofili d'argento in un materiale ibrido supera gli svantaggi di ciascun materiale individualmente:il grafene e i nanofili conducono elettricità con troppa resistenza per essere pratico per gli elettrodi trasparenti. I fogli di grafene sono costituiti da singoli segmenti chiamati grani, e la resistenza aumenta ai confini tra questi grani. Nanofili d'argento, d'altra parte, hanno un'elevata resistenza perché sono orientati casualmente come un guazzabuglio di stuzzicadenti rivolti in direzioni diverse. Questo orientamento casuale crea uno scarso contatto tra i nanofili, con conseguente elevata resistenza.

"Quindi nessuno dei due va bene per condurre l'elettricità, ma quando li combini in una struttura ibrida, loro sono, " disse Jane.

Il grafene è avvolto sui nanofili d'argento.

"È come mettere un foglio di cellophan sopra una ciotola di noodles, " ha detto Janes. "Il grafene si avvolge attorno ai nanofili d'argento e si estende intorno a loro".

I risultati mostrano che il materiale ha una bassa "resistenza del foglio, " o la resistenza elettrica in strati di materiale molto sottili, che viene misurato in unità chiamate "quadrati". A 22 ohm per quadrato, è cinque volte migliore di ITO, che ha una resistenza di foglio di 100 ohm per quadrato.

Inoltre, la struttura ibrida è risultata avere un piccolo cambiamento di resistenza quando piegata, mentre ITO mostra un drammatico aumento della resistenza quando piegato.

"La generalità del concetto teorico alla base di questa dimostrazione sperimentale - vale a dire "percolazione-doping" - suggerisce che è probabile che si applichi a un'ampia gamma di altri materiali nanocristallini 2-D, compreso il grafene, " ha detto Alam.

Una domanda di brevetto è stata depositata dall'Office of Technology Commercialization di Purdue.