Os pesquisadores demonstraram a fabricação em larga escala de um novo tipo de filme de eletrodo condutor transparente baseado em prata nanopadronizada. Telas de toque de smartphones e televisores de tela plana usam eletrodos transparentes para detectar o toque e para mudar rapidamente a cor de cada pixel. Como a prata é menos frágil e mais resistente quimicamente do que os materiais usados ​​atualmente para fazer esses eletrodos, os novos filmes podem oferecer uma opção de alto desempenho e longa duração para uso com telas e eletrônicos flexíveis. Os filmes à base de prata também podem permitir células solares flexíveis para instalação em janelas, telhados e até mesmo dispositivos pessoais.

No jornal Optical Materials Express , os pesquisadores relatam a fabricação de uma película fina condutora transparente em discos de vidro de 10 centímetros de diâmetro. Com base em estimativas teóricas que correspondem estreitamente às medições experimentais, eles calculam que os eletrodos de película fina podem ter um desempenho significativamente melhor do que aqueles usados ​​para visores flexíveis e telas sensíveis ao toque existentes.

"A abordagem que usamos para a fabricação é altamente reproduzível e cria uma configuração quimicamente estável com uma troca ajustável entre transparência e propriedades condutoras, "disse o primeiro autor do jornal, Jes Linnet, da University of Southern Denmark. "Isso significa que se um dispositivo precisa de maior transparência, mas menos condutividade, o filme pode ser feito para acomodar mudando a espessura do filme. "

Encontrando uma alternativa flexível

A maioria dos eletrodos transparentes de hoje são feitos de óxido de índio e estanho (ITO), que pode exibir até 92 por cento de transparência - comparável ao vidro. Embora altamente transparente, Os filmes finos de ITO devem ser processados ​​com cuidado para atingir um desempenho reproduzível e são muito frágeis para serem usados ​​com dispositivos eletrônicos ou visores flexíveis. Os pesquisadores estão buscando alternativas ao ITO devido a essas desvantagens.

A natureza anticorrosiva de metais nobres, como ouro, prata e platina os tornam alternativas ITO promissoras para a criação de longa duração, eletrodos quimicamente resistentes que podem ser usados ​​com substratos flexíveis. Contudo, até agora, filmes condutores transparentes de metal nobre sofreram de alta rugosidade superficial, o que pode degradar o desempenho porque a interface entre o filme e outras camadas não é plana. Filmes transparentes condutores também podem ser feitos usando nanotubos de carbono, mas esses filmes não exibem atualmente uma condutância alta o suficiente para todas as aplicações e também tendem a sofrer de aspereza da superfície devido aos nanotubos empilhados uns sobre os outros.

No novo estudo, os pesquisadores usaram uma abordagem chamada litografia coloidal para criar películas finas de prata condutoras transparentes. Eles primeiro criaram uma camada de máscara, ou modelo, revestindo um wafer de 10 centímetros com uma única camada de tamanho uniforme, nanopartículas de plástico compactadas. Os pesquisadores colocaram essas bolachas revestidas em um forno de plasma para diminuir o tamanho de todas as partículas por igual. Quando eles depositaram uma fina película de prata na camada de máscara, a prata entrou nos espaços entre as partículas. Eles então dissolveram as partículas, deixando um padrão preciso de orifícios em forma de favo de mel que permitem a passagem da luz, produzir um filme eletricamente condutor e opticamente transparente.

Balanceamento de transparência e condutividade

Os pesquisadores demonstraram que seu método de fabricação em grande escala pode ser usado para criar eletrodos transparentes de prata com até 80 por cento de transmitância, mantendo a resistência da folha elétrica abaixo de 10 ohms por quadrado - cerca de um décimo do que foi relatado para nanotubos de carbono filmes com transparência equivalente. Quanto menor a resistência elétrica, melhor serão os eletrodos na condução de uma carga elétrica.

"O aspecto mais novo do nosso trabalho é que contabilizamos as propriedades de transmissão e as propriedades de condutância desse filme fino usando uma análise teórica que se correlacionou bem com os resultados medidos, "disse Linnet." Problemas de fabricação normalmente tornam difícil obter o melhor desempenho teórico de um novo material. Decidimos relatar o que encontramos experimentalmente e postular soluções para que essas informações pudessem ser usadas no futuro para evitar ou minimizar problemas que podem afetar o desempenho. "

Os pesquisadores dizem que suas descobertas mostram que a litografia coloidal pode ser usada para fabricar filmes finos condutores transparentes que são quimicamente estáveis ​​e podem ser úteis para uma variedade de aplicações.