(Phys.org) —Os pesquisadores criaram um novo tipo de eletrodo transparente que pode encontrar usos em células solares, visores flexíveis para computadores e eletrônicos de consumo e futuros circuitos "optoeletrônicos" para sensores e processamento de informações.

O eletrodo é feito de nanofios de prata cobertos com um material chamado grafeno, uma camada extremamente fina de carbono. O material híbrido se mostra promissor como uma possível substituição do óxido de índio e estanho, ou ITO, usado em eletrodos transparentes para monitores de tela de toque, monitores de telefones celulares e televisores de tela plana. A indústria está buscando alternativas ao ITO devido às desvantagens:é relativamente caro devido à abundância limitada de índio, e é inflexível e se degrada com o tempo, tornando-se frágil e prejudicando o desempenho.

"Se você tentar dobrar o ITO, ele rachará e, em seguida, para de funcionar corretamente, "disse o estudante de doutorado da Purdue University, Suprem Das.

O material híbrido pode representar um passo em direção às inovações, incluindo células solares flexíveis e monitores coloridos, displays flexíveis "heads-up" nos pára-brisas dos carros e displays de informações em óculos e viseiras.

"A inovação principal é um material transparente, ainda eletricamente condutivo e flexível, "disse David Janes, professor de engenharia elétrica e da computação.

Os resultados da pesquisa foram detalhados em um artigo publicado online em abril no jornal Materiais Funcionais Avançados . O documento está disponível online em http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201300124/full. Foi de autoria de Das; o estudante visitante Ruiyi Chen; estudantes de graduação Changwook Jeong e Mohammad Ryyan Khan; Janes e Muhammad A. Alam, um professor de engenharia elétrica e da computação da Purdue.

O conceito híbrido foi proposto em publicações anteriores por pesquisadores da Purdue, incluindo um artigo de 2011 no jornal Nano Letras . O conceito representa uma abordagem geral que pode ser aplicada a muitos outros materiais, disse Alam, quem foi co-autor do Nano Letras papel.

"Esta é uma bela ilustração de como a teoria permite uma nova maneira fundamental de projetar materiais em nanoescala e ajustar suas propriedades, " ele disse.

Essas estruturas híbridas podem permitir aos pesquisadores superar o "gargalo de transporte de elétrons" de filmes extremamente finos, referidos como materiais bidimensionais.

Combinar nanofios de grafeno e prata em um material híbrido supera as desvantagens de cada material individualmente:o grafeno e os nanofios conduzem eletricidade com muita resistência para serem práticos para eletrodos transparentes. Folhas de grafeno são feitas de segmentos individuais chamados grãos, e a resistência aumenta nos limites entre esses grãos. Nanofios de prata, por outro lado, têm alta resistência porque são orientados aleatoriamente como uma confusão de palitos virados em direções diferentes. Esta orientação aleatória torna o contato ruim entre os nanofios, resultando em alta resistência.

"Portanto, nenhum dos dois é bom para conduzir eletricidade, mas quando você os combina em uma estrutura híbrida, eles são, "Disse Janes.

O grafeno é colocado sobre os nanofios de prata.

"É como colocar uma folha de celofane sobre uma tigela de macarrão, "Disse Janes." O grafeno envolve os nanofios de prata e se estende ao redor deles. "

Os resultados mostram que o material tem uma baixa "resistência da folha, "ou a resistência elétrica em camadas muito finas de material, que é medido em unidades chamadas "quadrados". A 22 ohms por quadrado, é cinco vezes melhor do que ITO, que tem uma resistência de folha de 100 ohms por quadrado.

Além disso, a estrutura híbrida apresentou pouca alteração na resistência quando dobrada, ao passo que ITO mostra aumentos dramáticos na resistência quando dobrado.

"A generalidade do conceito teórico subjacente a esta demonstração experimental - nomeadamente 'percolação-dopagem' - sugere que é provável que se aplique a uma ampla gama de outro material nanocristalino 2-D, incluindo grafeno, "Alam disse.

Um pedido de patente foi apresentado pelo Escritório de Comercialização de Tecnologia de Purdue.