Un equipo de investigadores, dirigido por la Universidad de Minnesota, han descubierto un nuevo material de película fina a nanoescala con la conductividad más alta de su clase. El nuevo material podría dar lugar a más rápido, y electrónica más potente, así como células solares más eficientes.

El descubrimiento se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza , una revista de acceso abierto que publica investigaciones 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 que los dispositivos electrónicos conduzcan más electricidad y se vuelvan más potentes. Pero el material también tiene una amplia brecha, lo que significa que la luz puede pasar fácilmente a través del material haciéndolo ópticamente transparente. En la mayoría de los casos, materiales con banda prohibida amplia, suelen tener baja conductividad o poca transparencia.

"La alta conductividad y la amplia banda prohibida hacen de este un material ideal para fabricar películas conductoras ópticamente transparentes que podrían usarse en una amplia variedad de dispositivos electrónicos, incluida la electrónica de alta potencia, pantallas electrónicas, pantallas táctiles e incluso células solares en las que la luz debe pasar a través del dispositivo, "dijo Bharat Jalan, profesor de ingeniería química y ciencias de los materiales de la Universidad de Minnesota e investigador principal del estudio.

En la actualidad, la mayoría de los conductores transparentes de nuestra electrónica utilizan un elemento químico llamado indio. El precio del indio ha aumentado enormemente en los últimos años, lo que aumenta significativamente el costo de la tecnología de visualización actual. Como resultado, Ha habido un gran esfuerzo para encontrar materiales alternativos que también funcionen, o mejor, que los conductores transparentes a base de indio.

En este estudio, los investigadores encontraron una solución. Desarrollaron una nueva película delgada conductora transparente utilizando un método de síntesis novedoso, en el que cultivaron una película delgada de BaSnO3 (una combinación de bario, estaño y oxígeno, llamado estannato de bario), pero reemplazó la fuente de estaño elemental con un precursor químico del estaño. El precursor químico del estaño tiene propiedades únicas, propiedades de los radicales que aumentaron la reactividad química y mejoraron en gran medida el proceso de formación de óxidos metálicos. Tanto el bario como el estaño son significativamente más baratos que el indio y están disponibles en abundancia.

"Nos sorprendió bastante lo bien que funcionó este enfoque poco convencional la primera vez que usamos el precursor químico de estaño, ", dijo el estudiante graduado de ingeniería química y ciencias de los materiales de la Universidad de Minnesota, Abhinav Prakash, 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, composición, y concentración de defectos y que este proceso debería ser muy adecuado para una serie de otros sistemas de materiales donde el elemento es difícil de oxidar. El nuevo proceso también es reproducible y escalable.

Agregaron además que fue la calidad estructuralmente superior con una concentración mejorada de defectos lo que les permitió descubrir una alta conductividad en el material. Dijeron que el siguiente paso es continuar reduciendo los defectos a escala atómica.

"Aunque este material tiene la conductividad más alta dentro de la misma clase de materiales, hay mucho margen de mejora, además, al potencial excepcional para descubrir nueva física si disminuimos los defectos. Ese es nuestro próximo objetivo "Dijo Jalan.