Un equipo de investigadores, liderado por la Universidad de Minnesota, ha descubierto un nuevo material de capa fina de nano escala con la conductividad más alta de su clase. El nuevo material podría conducir a una electrónica más pequeña, más rápida y más potente, así como a células solares más eficientes.
El descubrimiento está siendo publicado en Nature Communications, una revista de acceso abierto que publica investigación 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 la electrónica a conducir más electricidad ya ser más potente. Pero el material también tiene un ancho de banda, lo que significa que la luz puede pasar fácilmente a través del material que lo hace ópticamente transparente. En la mayoría de los casos, los materiales con bandgap ancho, por lo general tienen baja conductividad o poca transparencia.
"La alta conductividad y el ancho de banda hacen de este un material ideal para fabricar películas conductoras ópticamente transparentes que podrían utilizarse 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 necesita pasar El dispositivo ", dijo Bharat Jalan, un profesor de ingeniería química y materiales de la Universidad de Minnesota y el investigador principal del estudio.
Actualmente, la mayoría de los conductores transparentes de nuestra electrónica utilizan un elemento químico llamado indio. El precio del indio ha subido enormemente en los últimos años, lo que significa significativamente el costo de la tecnología de visualización actual. Como resultado, ha habido un tremendo esfuerzo para encontrar materiales alternativos que funcionen igual o mejor que los conductores transparentes basados en indio.
En este estudio, los investigadores encontraron una solución. Desarrollaron una nueva película fina transparente conductora usando un nuevo método de síntesis, en el cual crearon una película fina de BaSnO3 (una combinación de bario, estaño y oxígeno, llamado estannato de bario), pero sustituyeron la fuente elemental de estaño con un precursor químico de estaño. El precursor químico del estaño tiene propiedades únicas y radicales que mejoran la reactividad química y mejoran mucho el proceso de formación de óxido metálico. Tanto el bario como el estaño son significativamente más baratos que el indio y están abundantemente disponibles.
"Nos sorprendió mucho lo bien que funcionó este enfoque poco convencional la primera vez que usamos el precursor químico de estaño", dijo Abhinav Prakash, estudiante de postgrado en ingeniería química y materiales de la Universidad de Minnesota, el primer autor del artículo. "Fue un 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 espesor, la composición y la concentración de defectos y que este proceso debería ser muy adecuado para una serie de otros sistemas materiales donde el elemento es difícil de oxidar. El nuevo proceso también es reproducible y escalable.
Añadieron además que era la calidad estructuralmente superior con una mejor concentración de defectos que les permitía descubrir una alta conductividad en el material. Dijeron que el siguiente paso es continuar reduciendo los defectos en la escala atómica.
"A pesar de que este material tiene la conductividad más alta dentro de la misma clase de materiales, hay mucho margen de mejora, además, al extraordinario potencial para descubrir nuevas físicas si disminuimos los defectos." Ése es nuestro próximo objetivo ", dijo Jalan.
