Sekumpulan penyelidik yang diketuai oleh University of Minnesota, telah menemui nano-besaran bahan filem nipis yang baru dengan kekonduksian tertinggi pernah dalam kelasnya. Bahan baru boleh membawa kepada yang lebih kecil, lebih cepat, dan elektronik yang lebih kuat, serta sel-sel solar yang lebih cekap.
Penemuan itu sedang diterbitkan dalam Nature Communications, akses jurnal terbuka yang menerbitkan penyelidikan berkualiti tinggi dari semua bidang sains semula jadi.
Penyelidik mengatakan bahawa apa yang membuat bahan baru ini begitu unik adalah bahawa ia mempunyai kekonduksian yang tinggi, yang membantu elektronik mengadakan lebih banyak elektrik dan menjadi lebih kuat. Tetapi bahan ini juga mempunyai memberikan nilai jurang yang luas, yang bermaksud cahaya boleh dengan mudah melalui bahan yang membuatnya optik telus. Dalam kebanyakan kes, bahan-bahan dengan memberikan nilai jurang lebar, biasanya mempunyai sama ada kekonduksian rendah atau ketelusan miskin.
"Kekonduksian tinggi dan memberikan nilai jurang luas menjadikan ini satu bahan yang sesuai untuk membuat filem-filem menjalankan optik telus yang boleh digunakan dalam pelbagai peranti elektronik, termasuk elektronik tinggi kuasa, paparan elektronik, skrin sentuh dan sel-sel walaupun solar di mana cahaya perlu melalui peranti, "kata Bharat Jalan, kejuruteraan kimia dan bahan-bahan profesor sains University of Minnesota dan penyelidik utama kajian itu.
Pada masa ini, sebahagian besar daripada konduktor telus dalam elektronik kami menggunakan unsur kimia dipanggil indium. Harga indium telah meningkat dengan pesat sejak beberapa tahun kebelakangan ini dengan ketara menambah kepada kos teknologi paparan semasa. Hasilnya, terdapat usaha yang besar untuk mencari bahan-bahan alternatif yang berfungsi dengan baik, atau lebih baik, daripada konduktor telus berdasarkan indium.
Dalam kajian ini, penyelidik mendapati penyelesaian. Mereka membangunkan telus menjalankan filem nipis baru menggunakan kaedah sintesis novel, di mana mereka berkembang nipis filem BaSnO3 (gabungan barium, timah dan oksigen, yang dipanggil barium stannate), tetapi digantikan sumber timah unsur dengan pelopor kimia bijih timah. Pelopor kimia tin mempunyai unik, unsur-unsur radikal yang meningkatkan kereaktifan kimia dan bertambah baik logam proses pembentukan oksida. Kedua-dua barium dan timah adalah jauh lebih murah daripada indium dan banyaknya disediakan.
"Kami agak terkejut dengan bagaimana pendekatan tidak konvensional ini bekerja kali pertama kami menggunakan tin kimia pelopor," kata University of Minnesota kejuruteraan kimia dan bahan-bahan sains pelajar siswazah Abhinav Prakash, pengarang pertama kertas. "Ia adalah satu risiko yang besar, tetapi ia adalah agak satu kejayaan besar bagi kami."
Jalan dan Prakash berkata proses baru ini membenarkan mereka untuk membuat bahan ini dengan kawalan belum pernah terjadi sebelumnya lebih ketebalan, komposisi, dan kepekatan kecacatan dan proses ini perlu sangat sesuai untuk beberapa sistem bahan lain di mana elemen adalah sukar untuk mengoksidakan. Proses baru juga diulang dan berskala.
Mereka turut menambah bahawa ia adalah kualiti struktur unggul dengan kepekatan kecacatan yang lebih baik yang membolehkan mereka untuk mencari kekonduksian yang tinggi dalam bahan. Mereka berkata langkah seterusnya adalah untuk terus mengurangkan kecacatan pada skala atom.
"Walaupun bahan ini mempunyai kekonduksian yang paling tinggi dalam kelas bahan-bahan yang sama, terdapat banyak ruang untuk penambahbaikan di samping itu, potensi yang tertunggak untuk menemui fizik baru jika kita mengurangkan kecacatan. Itulah matlamat kita yang akan datang," kata Jalan.
