Sebuah tim peneliti, yang dipimpin oleh University of Minnesota, telah menemukan materi film tipis nano baru dengan konduktivitas tertinggi di kelasnya. Bahan baru ini bisa menghasilkan elektronik yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih kuat, serta sel surya yang lebih efisien.
Penemuan ini dipublikasikan di Nature Communications, sebuah jurnal akses terbuka yang menerbitkan penelitian berkualitas tinggi dari semua bidang ilmu pengetahuan alam.
Periset mengatakan bahwa apa yang membuat bahan baru ini begitu unik adalah memiliki konduktivitas tinggi, yang membantu elektronika melakukan lebih banyak listrik dan menjadi lebih kuat. Tapi materialnya juga memiliki bandgap yang lebar, yang berarti cahaya bisa dengan mudah melewati material sehingga transparan secara optik. Dalam kebanyakan kasus, bahan dengan bandgap lebar, biasanya memiliki konduktivitas rendah atau transparansi yang rendah.
"Konduktivitas yang tinggi dan celah pita yang lebar menjadikannya bahan ideal untuk membuat film pengolah optik transparan yang dapat digunakan dalam berbagai macam perangkat elektronik, termasuk elektronik berdaya tinggi, display elektronik, layar sentuh dan bahkan sel surya yang perlu melewati cahaya. Perangkat, "kata Bharat Jalan, seorang profesor teknik kimia dan bahan kimia Universitas Minnesota dan peneliti utama dalam penelitian ini.
Saat ini, sebagian besar konduktor transparan di elektronik kita menggunakan unsur kimia yang disebut indium. Harga indium telah meningkat pesat dalam beberapa tahun terakhir secara signifikan menambah biaya teknologi display saat ini. Akibatnya, telah ada usaha yang luar biasa untuk menemukan bahan alternatif yang bekerja dengan baik, atau bahkan lebih baik, daripada konduktor transparan berbasis indium.
Dalam penelitian ini, peneliti menemukan solusinya. Mereka mengembangkan film tipis pengolah transparan baru dengan menggunakan metode sintesis baru, di mana mereka menumbuhkan film tipis BaSnO3 (kombinasi barium, timah dan oksigen, yang disebut barium stannate), namun mengganti sumber timah unsur dengan prekursor kimia timah. Prekursor kimia timah memiliki sifat unik dan radikal yang meningkatkan reaktivitas kimia dan sangat memperbaiki proses pembentukan oksida logam. Barium dan timah secara signifikan lebih murah daripada indium dan tersedia dengan berlimpah.
"Kami cukup terkejut melihat seberapa baik pendekatan tidak konvensional ini bekerja pada saat pertama kali kami menggunakan prekursor kimia timah," kata pakar pascasarjana teknik dan teknik kimia Universitas Minnesota, Abhinav Prakash, penulis pertama makalah ini. "Itu adalah risiko besar, tapi ini merupakan terobosan besar bagi kami."
Jalan dan Prakash mengatakan bahwa proses baru ini memungkinkan mereka untuk menciptakan material ini dengan kontrol ketebalan, komposisi, dan konsentrasi defek yang belum pernah terjadi sebelumnya dan bahwa proses ini harus sangat sesuai untuk sejumlah sistem material lain dimana elemen tersebut sulit dioksidasi. Proses baru juga bisa direproduksi dan terukur.
Mereka menambahkan bahwa kualitas strukturalnya lebih baik dengan konsentrasi defek yang lebih baik sehingga memungkinkan mereka menemukan konduktivitas yang tinggi dalam material. Mereka mengatakan langkah selanjutnya adalah terus mengurangi cacat pada skala atom.
"Meskipun bahan ini memiliki konduktivitas tertinggi di kelas bahan yang sama, masih banyak ruang untuk perbaikan selain itu, dengan potensi luar biasa untuk menemukan fisika baru jika kita mengurangi cacat. Itulah tujuan selanjutnya," kata Jalan.
