Onderzoekers van de Universiteit van Liverpool hebben een ontdekking gedaan die de geleidbaarheid zou kunnen verbeteren van een soort glascoating die wordt gebruikt op items zoals aanraakschermen, zonnecellen en energiezuinige ramen.

Op het glas van deze voorwerpen worden coatings aangebracht om ze elektrisch geleidend te maken en tegelijkertijd licht door te laten. Met fluor gedoteerd tindioxide is een van de materialen die worden gebruikt in commerciële goedkope glascoatings, omdat het in staat is om tegelijkertijd licht door te laten en elektrische lading te geleiden, maar het blijkt dat tindioxide nog onbenut potentieel heeft voor verbeterde prestaties.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen , natuurkundigen identificeren de factor die de geleidbaarheid van met fluor gedoteerd tindioxide heeft beperkt, die zeer geleidend zou moeten zijn omdat van fluoratomen die op zuurstofroosterplaatsen zijn gesubstitueerd, wordt verwacht dat ze elk een extra vrij elektron voor geleiding geven.

De wetenschappers melden, met behulp van een combinatie van experimentele en theoretische gegevens, dat voor elke twee fluoratomen die een extra vrij elektron geven, een ander neemt een normaal onbezette roosterpositie in de tindioxidekristalstructuur in.

Elk zogenaamd "interstitiaal" fluoratoom vangt een van de vrije elektronen op en wordt daardoor negatief geladen. Dit vermindert de elektronendichtheid met de helft en resulteert ook in een verhoogde verstrooiing van de resterende vrije elektronen. Deze combineren om de geleidbaarheid van met fluor gedoteerde tindioxide te beperken in vergelijking met wat anders mogelijk zou zijn.

Promovendus Jack Swallow, van de afdeling Natuurkunde van de universiteit en het Stephenson Institute for Renewable Energy, zei:"Het identificeren van de factor die de geleidbaarheid van met fluor gedoteerde tindioxide heeft beperkt, is een belangrijke ontdekking en zou kunnen leiden tot coatings met verbeterde transparantie en tot vijf keer hogere geleidbaarheid, kosten verlagen en prestaties verbeteren in een groot aantal toepassingen van aanraakschermen, LED's, fotovoltaïsche cellen en energiezuinige ramen."

De onderzoekers zijn nu van plan de uitdaging aan te gaan om alternatieve nieuwe doteermiddelen te vinden die deze inherente nadelen vermijden.

Bij het onderzoek waren natuurkundigen van de universiteit en het Surrey Ion Beam Centre betrokken in samenwerking met computationele chemici van University College London en de wereldwijde glasfabrikant, NSG Group en wordt gefinancierd door een studiebeurs van de Engineering and Physical Sciences Research Council en het EPSRC's Centre for Doctoral Training in New and Sustainable Photovoltaics.