Un equipo de investigadores, liderado por la Universidad de Minnesota, descubrió un nuevo material de película delgada a nanoescala con la conductividad más alta de su clase. El nuevo material podría conducir a dispositivos electrónicos más pequeños, más rápidos y más potentes, comoasí como células solares más eficientes.
El descubrimiento se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza , una revista de acceso abierto que publica investigaciones de alta calidad de todas las áreas de las ciencias naturales.
Los investigadores dicen que lo que hace que este nuevo material sea tan único es que tiene una alta conductividad, lo que ayuda a que la electrónica conduzca más electricidad y se vuelva más poderosa. Pero el material también tiene una banda ancha, lo que significa que la luz puede pasar fácilmente a través del materiales ópticamente transparente. En la mayoría de los casos, los materiales con banda ancha generalmente tienen baja conductividad o poca transparencia.
"La alta conductividad y el ancho de banda amplio hacen de este un material ideal para hacer películas conductoras ópticamente transparentes que podrían usarse en una amplia variedad de dispositivos electrónicos, incluyendo electrónica de alta potencia, pantallas electrónicas, pantallas táctiles e incluso células solares en las que la luz necesitapasar a través del dispositivo ", dijo Bharat Jalan, profesor de ingeniería química y ciencias de los materiales de la Universidad de Minnesota e investigador principal del estudio.
Actualmente, la mayoría de los conductores transparentes en nuestra electrónica utilizan un elemento químico llamado indio. El precio del indio ha aumentado enormemente en los últimos años, lo que ha aumentado significativamente el costo de la tecnología de visualización actual. Como resultado, ha habido un tremendoesfuerzo para encontrar materiales alternativos que funcionen tan bien o incluso mejor que los conductores transparentes a base de indio.
En este estudio, los investigadores encontraron una solución. Desarrollaron una nueva película delgada conductora transparente utilizando un método de síntesis novedoso, en el que crecieron una película delgada BaSnO3 una combinación de bario, estaño y oxígeno, llamada estanato de bario, pero la reemplazaronfuente de estaño elemental con un precursor químico del estaño. El precursor químico del estaño tiene propiedades radicales únicas que aumentaron la reactividad química y mejoraron en gran medida el proceso de formación de óxido de metal. Tanto el bario como el estaño son significativamente más baratos que el indio y están abundantemente disponibles.
"Nos sorprendió bastante lo bien que funcionó este enfoque poco convencional la primera vez que usamos el precursor químico del estaño", dijo el estudiante graduado de ingeniería química y ciencias de los materiales de la Universidad de Minnesota, Abhinav Prakash, el primer autor del artículo. "Fueun gran riesgo, pero fue un gran avance para nosotros "
Jalan y Prakash dijeron que este nuevo proceso les permitió crear este material con un control sin precedentes sobre el grosor, la composición y la concentración de defectos y que este proceso debería ser muy adecuado para una serie de otros sistemas de materiales donde el elemento es difícil de oxidar.El nuevo proceso también es reproducible y escalable.
Agregaron además que fue la calidad estructuralmente superior con una mejor concentración de defectos lo que les permitió descubrir una alta conductividad en el material. Dijeron que el siguiente paso es continuar reduciendo los defectos a escala atómica.
"Aunque este material tiene la conductividad más alta dentro de la misma clase de materiales, hay mucho margen de mejora además del potencial sobresaliente para descubrir nueva física si disminuimos los defectos. Ese es nuestro próximo objetivo", dijo Jalan.
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Materiales proporcionado por Universidad de Minnesota . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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