تم اكتشاف مادة جديدة شفافة للغاية وموصلة للكهرباء مؤخرا من قبل علماء ومهندسي المواد في جامعة ولاية بنسلفانيا. يتفق علماء الجامعة على أنه يمكن استخدامه ليس فقط لإنتاج شاشات العرض الكبيرة ، ولكن أيضا ما يسمى ب "النوافذ الذكية" وحتى شاشات اللمس والخلايا الشمسية بشكل أكثر فعالية من حيث التكلفة والكفاءة من أي وقت مضى ، لتحل محل ITO التي تم استخدامها حتى الآن.
استبدال ITO بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة
أكسيد القصدير الإنديوم ، أو ITO باختصار ، هو موصل شفاف يستخدم في العديد من شاشات العرض. ومع ذلك ، فإن الإنديوم الموجود فيه هو مادة نادرة ، وقبل كل شيء ، باهظة الثمن ، سيتم استنفاد حدوثها على الأرض في غضون بضع سنوات فقط. لهذا السبب كان الباحثون في جميع أنحاء العالم يبحثون منذ سنوات عن بديل على قدم المساواة على الأقل. مع مرور الوقت ، تم إنشاء العديد من البدائل. ولكن حتى الآن ، لم يتمكن أي منها من إزاحة ITO بالكامل أو استبداله بالكامل (وخصائصه البصرية والكهربائية الممتازة).
كانت هذه الحقيقة حاسمة بالنسبة للباحثين في جامعة ولاية بنسلفانيا للعمل العلمي ، الذي نشر نجاحه على موقع الجامعة في بداية ديسمبر 2015. عند القيام بذلك ، اكتشفوا أن هناك فئة من المواد التي يمكن أن تتنافس مع ITO وفي نفس الوقت أرخص بكثير من ITO.
فانادات السترونتيوم وفانادات الكالسيوم
يستخدم الباحثون طبقة رقيقة بسمك 10 نانومتر من فئة غير عادية من المواد. ما يسمى بالمعدن المرتبط الذي تتدفق فيه الإلكترونات مثل السائل. في المعادن العادية مثل النحاس أو الذهب أو الألومنيوم أو الفضة ، تتدفق الإلكترونات مثل الجسيمات في الغاز. ولكن في المعادن المترابطة مثل فانادات السترونتيوم (SrVO3) وفانادات الكالسيوم (CaVO3) ، فإنها تتفاعل مع بعضها البعض.
هذا يعطي المادة مستوى عال من الشفافية البصرية والتوصيل الشبيه بالمعدن. وبمجرد سقوط الضوء عليها ، يصبح أكثر شفافية. المادتان اللتان عمل عليهما الباحثون على وجه التحديد هما السترونتيوم وفانادات الكالسيوم.
الإنديوم مقابل الفاناديوم
حاليا ، يكلف كيلوغرام واحد من الإنديوم حوالي 750 دولارا. بالمقارنة مع الفاناديوم ، الذي يكلف حاليا 25 دولارا فقط للكيلوغرام الواحد ، فإن الأخير أرخص بكثير في الشراء. السترونتيوم أرخص. وبالتالي ، فإن الإجراء الذي اكتشفه العلماء هو بديل مغري ل ITO.
