film barriera, utilizzato in tutto, dall'imballaggio di alimenti e farmaci all'elettronica di consumo e alle celle solari, aiuta a prevenire che il cibo si rovini, aiutano a preservare i farmaci, e proteggi i tuoi dispositivi elettronici dai danni dovuti all'esposizione all'aria o agli schizzi d'acqua. Ora un gruppo di ricercatori in Georgia ha sviluppato un nuovo modo per produrre film migliori utilizzando la deposizione di strati atomici.
Queste non sono le fragili pellicole di plastica che possono sigillare un pacchetto di biscotti. Le pellicole barriera di fascia alta che proteggono il display a diodi organici a emissione di luce (OLED) high-tech del tuo telefono da ogni soffio di ossigeno o molecola di vapore acqueo richiedono materiali trasparenti ad alte prestazioni come gli ossidi di metallo.
I metodi esistenti per la produzione di queste barriere ad alte prestazioni non sono perfetti. A causa del modo in cui sono fatti, hanno spesso piccoli difetti, con conseguente minuscoli fori che lasciano entrare acqua o ossigeno. Ecco perché Samuel Graham e i suoi colleghi del Georgia Institute of Technology hanno esplorato come utilizzare la deposizione di strati atomici per produrre film barriera migliori. Al 60° Simposio Internazionale ed Esposizione AVS, tenutosi a Long Beach, California 27 ottobre – 1 novembre Graham discuterà alcuni degli ultimi sviluppi in questo sforzo.
Graham e i suoi colleghi hanno creato nuove pellicole barriera in grado di proteggere l'elettronica in ambienti molto difficili, quando immersi in acqua salata per mesi, Per esempio.
"Creando tali film barriera, siamo in grado di prolungare la durata e l'affidabilità dei dispositivi elettronici, "Ha detto Graham. I nuovi rivestimenti possono essere utilizzati per l'elettronica come dispositivi biomedici impiantabili, diodi emettitori di luce (LED) utilizzati nell'illuminazione e nei display a stato solido, celle solari, e finestre elettrocromiche organiche, che vanno da opaco a trasparente quando viene applicata una tensione. I film barriera giocheranno un ruolo importante nello sviluppo di molti futuri dispositivi elettronici realizzati con materiali organici, ha aggiunto Graham.
Come funziona la deposizione di strati atomici
I film barriera ad alte prestazioni sono generalmente realizzati con tecniche come la deposizione per sputtering o la deposizione chimica da vapore potenziata al plasma. In questi metodi, il materiale viene "spruzzato" su un substrato o cresciuto da un plasma, creando uno strato sottile che diventa la pellicola. Sebbene efficiente e comune nell'industria, queste tecniche spesso danno luogo a difetti, richiedono più rivestimenti per creare buoni film barriera.
Con la deposizione dello strato atomico, i ricercatori hanno un controllo preciso fino al livello molecolare, permettendo loro di assottigliarsi, anche pellicole che hanno difetti minimi. In questo processo, i ricercatori circondano un substrato con un gas contenente un particolare atomo di metallo come l'alluminio. Le molecole del gas si attaccano al substrato, formando un unico strato di atomi. Prossimo, il gas in eccesso viene rimosso dalla camera e viene introdotto un altro gas che poi ossida il metallo, creando un ossido di metallo che è impermeabile all'aria o all'acqua. Il processo viene ripetuto per raggiungere lo spessore desiderato, che è solo circa 10 nanometri. In contrasto, i film realizzati con tecniche più convenzionali sono da decine a centinaia di volte più spessi.
Le aziende stanno già sviluppando e vendendo tecnologia di deposizione di strati atomici, dice Graham. Ma per un uso commerciale su larga scala, è necessario lavorare di più per migliorare la tecnologia, quanto velocemente si depositano i materiali, e la stabilità chimica e l'affidabilità meccanica dei film.
