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I ricercatori danesi hanno dimostrato che è possibile fabbricare su larga scala un nuovo tipo di film conduttivo trasparente di argento. I touch screen per smartphone e i televisori a schermo piatto utilizzano elettrodi trasparenti per rilevare il “tocco” e per cambiare rapidamente il colore di ciascun pixel. Poiché l’argento è meno fragile e più resistente rispetto ai materiali attualmente utilizzati per realizzare questi elettrodi, quelli in argento nanopattern potrebbero offrire un’opzione ad alte prestazioni e di lunga durata nel campo dell’elettronica. Gli elettrodi a base di argento potrebbero essere utilizzati per l’installazione dei pannelli solari su finestre, tetti e persino su dispositivi personali.
Film conduttivi trasparenti d’argento: la studio dei ricercatori danesi
Sulla rivista Optical Materials Express, i ricercatori hanno pubblicato uno studio avente ad oggetto la fabbricazione di un film sottile conduttivo trasparente su dischi di vetro di 10 centimetri di diametro. Basandosi su stime teoriche hanno calcolato che gli elettrodi a film sottile potrebbero ottenere risultati significativamente migliori rispetto a quelli utilizzati per display e touch screen flessibili esistenti.
I ricercatori hanno usato la litografia colloidale per creare un film sottile trasparente e conduttivo. Ecco l’illustrazione schematica del processo di fabbricazione:
Nella figura (b) è possibile visionare un singolo nanohole dopo che l’argento è stato depositato deposizione e scioglimento della particella di plastica. Barra della scala: 200 nm. Nella figura (c) è illustrata la micrografia a basso ingrandimento di film sottile d’argento depositato su monostrato di particelle omogenee, a dimostrazione della fattibilità su larga scala. Barra della scala: 50 micron. Nella figura (d) è illustrato il monostrato di particelle sul substrato dopo la centrifugazione e un tempo breve (60 secondi) nel forno al plasma: Barra della scala: 2 micron. Nella figura (e) è visionabile il monostrato di particelle dopo un lungo (3 min) tempo nel forno al plasma, a dimostrazione del fatto che le posizioni originali delle particelle sono preservate anche dopo una riduzione significativa delle dimensioni. Barra della scala: 10 micron. (Fonte : Jes Linnet, Università della Danimarca del Sud).
“L’approccio che abbiamo utilizzato per la fabbricazione è altamente riproducibile e crea una configurazione chimicamente stabile con un compromesso sintonizzabile tra trasparenza e proprietà conduttive“, ha affermato il ricercatore Jes Linnet dell’Università della Danimarca meridionale. “Ciò significa che se un dispositivo richiede una trasparenza più elevata ma una minore conduttività, il film può essere adattato modificando lo spessore del film”
Film conduttivi trasparenti d’argento: un’alternativa flessibile?
La maggior parte degli elettrodi trasparenti di oggi sono realizzati in ossido di indio-stagno (ITO), che può presentare fino al 92 percento di trasparenza, paragonabile al vetro. Benché altamente trasparenti, i film sottili ITO devono essere elaborati attentamente per ottenere prestazioni riproducibili e sono troppo fragili per essere utilizzati con dispositivi elettronici o display flessibili. I ricercatori stanno cercando alternative ai film sottili ITO a causa di questi inconvenienti.
La natura anticorrosiva dei metalli nobili come oro, argento e platino li rende promettenti alternative ITO per la creazione di elettrodi resistenti chimicamente resistenti che potrebbero essere utilizzati con substrati flessibili. Tuttavia, fino ad ora, i film conduttivi trasparenti in metallo nobile hanno sofferto di un’elevata rugosità superficiale, che può degradare le prestazioni perché l’interfaccia tra il film e gli altri strati non è piatta. Film conduttivi trasparenti possono anche essere realizzati utilizzando nanotubi di carbonio, ma questi film non presentano attualmente una conduttanza sufficientemente elevata per tutte le applicazioni e tendono a soffrire anche di ruvidità superficiale a causa dell’accumulo dei nanotubi uno sopra l’altro.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno usato un approccio chiamato litografia colloidale per creare pellicole sottili d’argento conduttive trasparenti. Per prima cosa hanno creato uno strato di mascheratura, o modello, rivestendo un wafer di 10 centimetri con un singolo strato di nanoparticelle di plastica di dimensioni uguali e ravvicinate. I ricercatori hanno posizionato questi wafer rivestiti in un forno al plasma per ridurre le dimensioni di tutte le particelle in modo uniforme. Quando hanno depositato un sottile strato di argento sul modello, l’argento è penetrato negli spazi tra le particelle. Hanno quindi sciolto le particelle, lasciando un preciso schema di fori a nido d’ape che permettono alla luce di passare, producendo un film elettricamente conduttivo e otticamente trasparente.
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