Transparent sølv:Anløbssikre film til fleksible skærme, berøringsskærme

Den tyndeste, det glatteste lag sølv, der kan overleve lufteksponering, er blevet lagt på University of Michigan, og det kan ændre den måde, berøringsskærme og flade eller fleksible skærme laves på.

Det kan også hjælpe med at forbedre computerkraften, påvirker både overførsel af information inden for en siliciumchip og mønsteret af selve chippen gennem metamaterialer superlinser.

Ved at kombinere sølvet med en lille smule aluminium, UM-forskerne fandt ud af, at det var muligt at producere usædvanligt tynde, glatte lag af sølv, der er modstandsdygtige over for blødning. De påførte en anti-reflekterende belægning for at gøre ét tyndt metallag op til 92,4 procent gennemsigtigt.

Holdet viste, at sølvbelægningen kunne lede lys omkring 10 gange så langt som andre metalbølgeledere - en egenskab, der kunne gøre den nyttig til hurtigere databehandling. Og de lagde sølvfilmene ind i en metamateriale-hyperlinse, der kunne bruges til at skabe tætte mønstre med funktionsstørrelser en brøkdel af, hvad der er muligt med almindelige ultraviolette metoder, på siliciumchips, for eksempel.

Skærme med alle striber har brug for gennemsigtige elektroder til at kontrollere, hvilke pixels der lyser op, men berøringsskærme er særligt afhængige af dem. En moderne touchskærm er lavet af et gennemsigtigt ledende lag dækket med et ikke-ledende lag. Den registrerer elektriske ændringer, hvor en ledende genstand - såsom en finger - presses mod skærmen.

"Det gennemsigtige ledermarked har været domineret af denne dag af et enkelt materiale, " sagde L. Jay Guo, professor i elektroteknik og datalogi.

Dette materiale, indium tinoxid, forventes at blive dyrt, efterhånden som efterspørgslen efter berøringsskærme fortsætter med at vokse; der er relativt få kendte indiumkilder, sagde Guo.

"Før, det var meget billigt. Nu, prisen stiger kraftigt, " han sagde.

Den ultratynde film kunne gøre sølv til en værdig efterfølger.

Som regel, det er umuligt at lave et kontinuerligt lag sølv mindre end 15 nanometer tykt, eller omkring 100 sølvatomer. Sølv har en tendens til at klynge sig sammen i små øer i stedet for at strække sig til en jævn belægning, sagde Guo.

Ved at tilføje omkring 6 procent aluminium, forskerne lokkede metallet til en film på mindre end halvdelen af ​​den tykkelse - syv nanometer. Hvad mere er, når de udsatte det for luft, det plettede ikke umiddelbart, som rene sølvfilm gør. Efter flere måneder, filmen bevarede sine ledende egenskaber og gennemsigtighed. Og den sad godt fast, hvorimod rent sølv kommer ud af glas med tape.

Ud over deres potentiale til at fungere som gennemsigtige ledere til berøringsskærme, de tynde sølvfilm tilbyder yderligere to tricks, både at gøre med sølvs enestående evne til at transportere synlige og infrarøde lysbølger langs overfladen. Lysbølgerne krymper og bevæger sig som såkaldte overfladeplasmon polaritoner, viser sig som svingninger i koncentrationen af ​​elektroner på sølvets overflade.

Disse svingninger koder for lysets frekvens, bevarer det, så det kan komme frem på den anden side. Mens optiske fibre ikke kan skalere ned til størrelsen af ​​kobbertråde på nutidens computerchips, plasmoniske bølgeledere kunne tillade information at rejse i optisk snarere end elektronisk form for hurtigere dataoverførsel. Som en bølgeleder, den glatte sølvfilm kunne transportere overfladeplasmonerne over en centimeter - nok til at klare sig inde i en computerchip.

Sølvfilmens plasmoniske evne kan også udnyttes i metamaterialer, som håndterer lys på måder, der bryder optikkens sædvanlige regler. Fordi lyset rejser med en meget kortere bølgelængde, når det bevæger sig langs metaloverfladen, filmen alene fungerer som en superlinse. Eller, for at se endnu mindre funktioner, de tynde sølvlag kan veksles med et dielektrisk materiale, såsom glas, at lave en hyperlinse.

Sådanne linser kan afbilde objekter, der er mindre end lysets bølgelængde, som ville sløre i et optisk mikroskop. Det kan også muliggøre lasermønster - sådan som det bruges til at ætse transistorer ind i siliciumchips i dag - for at opnå mindre funktioner.

Den første forfatter er Cheng Zhang, en nyligt U-M doktorgrad i elektroteknik og datalogi, der nu arbejder som postdoc-forsker ved National Institute of Standards and Technology.

Et papir om denne forskning, med titlen "High-performance Doped Silver Films:Overcoming Fundamental Material Limits for Nanophotonic Applications" er udgivet i Avancerede materialer . Undersøgelsen blev støttet af National Science Foundation og Beijing Institute of Collaborative Innovation. U-M har søgt patent og søger partnere til at bringe teknologien på markedet.