Un team di ricercatori, guidato dall'Università del Minnesota, hanno scoperto un nuovo materiale a film sottile su nanoscala con la conduttività più alta mai vista nella sua classe. Il nuovo materiale potrebbe portare a dimensioni più piccole, Più veloce, ed elettronica più potente, così come celle solari più efficienti.

La scoperta viene pubblicata oggi in Comunicazioni sulla natura , una rivista ad accesso aperto che pubblica ricerche di alta qualità in tutte le aree delle scienze naturali.

I ricercatori dicono che ciò che rende questo nuovo materiale così unico è che ha un'elevata conduttività, che aiuta l'elettronica a condurre più elettricità e diventare più potente. Ma il materiale ha anche un'ampia banda proibita, il che significa che la luce può passare facilmente attraverso il materiale rendendolo otticamente trasparente. Nella maggior parte dei casi, materiali con ampia banda proibita, di solito hanno una bassa conduttività o una scarsa trasparenza.

"L'elevata conduttività e l'ampia banda proibita lo rendono un materiale ideale per realizzare pellicole conduttrici otticamente trasparenti che potrebbero essere utilizzate in un'ampia varietà di dispositivi elettronici, compresa l'elettronica ad alta potenza, display elettronici, touchscreen e persino celle solari in cui la luce deve passare attraverso il dispositivo, "ha detto Bharat Jalan, un professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali dell'Università del Minnesota e il ricercatore capo dello studio.

Attualmente, la maggior parte dei conduttori trasparenti della nostra elettronica utilizza un elemento chimico chiamato indio. Il prezzo dell'indio è aumentato enormemente negli ultimi anni, aumentando notevolmente il costo dell'attuale tecnologia di visualizzazione. Di conseguenza, c'è stato un enorme sforzo per trovare materiali alternativi che funzionino altrettanto bene, o anche meglio, rispetto ai conduttori trasparenti a base di indio.

In questo studio, i ricercatori hanno trovato una soluzione. Hanno sviluppato un nuovo film sottile conduttivo trasparente utilizzando un nuovo metodo di sintesi, in cui è cresciuto un film sottile di BaSnO3 (una combinazione di bario, stagno e ossigeno, detto bario stannato), ma ha sostituito la fonte elementare di stagno con un precursore chimico dello stagno. Il precursore chimico dello stagno ha caratteristiche uniche, proprietà radicali che miglioravano la reattività chimica e miglioravano notevolmente il processo di formazione dell'ossido metallico. Sia il bario che lo stagno sono significativamente più economici dell'indio e sono abbondantemente disponibili.

"Siamo rimasti piuttosto sorpresi dal modo in cui questo approccio non convenzionale ha funzionato la prima volta che abbiamo usato il precursore chimico dello stagno, ", ha affermato Abhinav Prakash, studente laureato in ingegneria chimica e scienze dei materiali dell'Università del Minnesota, il primo autore del saggio. "Era un grosso rischio, ma è stato un grande passo avanti per noi".

Jalan e Prakash hanno affermato che questo nuovo processo ha permesso loro di creare questo materiale con un controllo senza precedenti sullo spessore, composizione, e concentrazione dei difetti e che questo processo dovrebbe essere altamente adatto per una serie di altri sistemi di materiali in cui l'elemento è difficile da ossidare. Il nuovo processo è anche riproducibile e scalabile.

Hanno inoltre aggiunto che è stata la qualità strutturalmente superiore con una migliore concentrazione dei difetti che ha permesso loro di scoprire un'elevata conduttività nel materiale. Hanno detto che il prossimo passo è continuare a ridurre i difetti su scala atomica.

"Anche se questo materiale ha la più alta conduttività all'interno della stessa classe di materiali, c'è molto spazio per migliorare inoltre, all'eccezionale potenziale per scoprire nuova fisica se riduciamo i difetti. Questo è il nostro prossimo obiettivo, " ha detto Jalan.