Penn State Universityn materiaalitutkijat ja insinöörit löysivät äskettäin uuden materiaalin, joka on sekä erittäin läpinäkyvä että sähköä johtava. Yliopiston tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että sitä voitaisiin käyttää suurten näyttöjen lisäksi myös niin kutsuttujen "älykkäiden ikkunoiden" ja jopa kosketusnäyttöjen ja aurinkokennojen tuottamiseen kustannustehokkaammin ja tehokkaammin kuin koskaan ennen, korvaamalla tähän mennessä käytetty ITO.
Tehokas ja kustannustehokas ITO-vaihto
Indiumtinaoksidi tai lyhyesti ITO on läpinäkyvä johdin, jota käytetään monissa näytöissä. Sen sisältämä indium on kuitenkin harvinainen ja ennen kaikkea kallis materiaali, jonka esiintyminen maan päällä loppuu vain muutaman vuoden kuluttua. Siksi tutkijat ympäri maailmaa ovat jo vuosia etsineet korvaajaa, joka olisi vähintään tasavertainen. Ajan myötä on myös luotu monia vaihtoehtoja. Mutta toistaiseksi yksikään ei ole onnistunut kokonaan syrjäyttämään tai korvaamaan ITO: ta (ja sen erinomaisia optisia ja sähköisiä ominaisuuksia).
Tämä seikka oli ratkaiseva Penn State Universityn tutkijoille tieteellisessä työssä, jonka menestys julkaistiin yliopiston verkkosivuilla joulukuun alussa 2015. Näin tehdessään he huomasivat, että on olemassa materiaaliluokka, joka voi kilpailla ITO: n kanssa ja samalla olla huomattavasti halvempia kuin ITO.
Strontiumvanadaatti ja kalsiumvanadaatti
Tutkijat käyttävät ohutta, 10 nanometrin paksuista kalvoa epätavallisesta materiaaliluokasta. Niin sanottu korreloitu metalli, jossa elektronit virtaavat kuin neste. Normaaleissa metalleissa, kuten kuparissa, kullassa, alumiinissa tai hopeassa, elektronit virtaavat kuin hiukkaset kaasussa. Mutta korreloiduissa metalleissa, kuten strontiumvanadaatissa (SrVO3) ja kalsiumvanadaatissa (CaVO3), ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään.
Tämä antaa materiaalille korkean optisen läpinäkyvyyden ja metallimaisen johtavuuden. Ja heti kun valo putoaa niihin, siitä tulee entistä läpinäkyvämpi. Kaksi materiaalia, joita tutkijat erityisesti työskentelivät, olivat strontium ja kalsiumvanadaatti.
Indium vastaan vanadiini
Tällä hetkellä yksi kilogramma indiumia maksaa noin 750 dollaria. Verrattuna vanadiiniin, joka maksaa tällä hetkellä vain 25 dollaria kilolta, jälkimmäinen on huomattavasti halvempaa ostaa. Strontium on vielä halvempaa. Siten tutkijoiden löytämä menettely on houkutteleva vaihtoehto ITO: lle.
