Flatscreen televisies, computers en displays van mobiele telefoons hebben allemaal transparante elektrische geleiders nodig om ingebouwde elektrische apparaten aan te sluiten zonder de achtergrondverlichting te belemmeren. Hiervoor wordt momenteel indiumtinoxide (ITO) gebruikt, maar het is duur en kwetsbaar. Een goedkoop alternatief, gebaseerd op een composietfilm gemaakt van grafeen en een ferro-elektrisch polymeer, is nu beschikbaar dankzij een internationaal onderzoeksteam, waaronder onderzoekers van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) in Singapore.

Grafeen is transparant omdat het slechts uit een enkele laag koolstofatomen bestaat. "Grafeen kan een hoge elektrische geleidbaarheid vertonen en is ook sterker en veel flexibeler dan indiumtinoxide, en zou dus zelfs gebruikt kunnen worden voor opvouwbare displays en dunne zonnecellen, " legt Guangxin Ni uit, een promovendus in het onderzoeksteam.

Hoewel erg dun, de enkele laag koolstofatomen van grafeen vormt sterke, sterke bindingen die de goede mechanische en elektrische eigenschappen verklaren. In zijn ongerepte staat, echter, De elektrische geleidbaarheid van grafeen is laag omdat het zeer weinig vrije elektronen heeft die een elektrische stroom kunnen voeren. Injectie van elektrische ladingen, meestal door het aanleggen van een elektrische spanning, kan de geleidbaarheid verhogen; echter, dit is ongewenst in consumentenapparaten omdat het elektrische stroom gebruikt.

De dunne film van Ni en zijn collega's biedt een meer permanente oplossing. Ze combineerden grafeen met een ferro-elektrisch polymeer, die een constante elektrische lading op het oppervlak heeft. Ze groeiden het grafeen op een koperfolie door organische voorlopermoleculen te verdampen, en vervolgens het polymeer er bovenop afgezet als een dunne film uit de oplossing. Bij nauw contact, het elektrische veld van het polymeer veroorzaakte elektrische ladingen in grafeen. Dit verhoogde de elektrische geleidbaarheid van grafeen met een factor 12.

Het voordeel van deze aanpak is dat deze kostendonatie extreem lang meegaat, oneindig in theorie, en beschadigt het materiaal niet en brengt de hoge optische transparantie van grafeen niet wezenlijk in gevaar, merkt teamlid Kui Yao van IMRE op. Bovendien, het fabricageproces is zeer schaalbaar en geschikt voor industriële toepassingen.

Voordat commerciële toepassingen worden ontwikkeld, zelfs hogere geleidbaarheden zijn wenselijk:de geleidbaarheid van ITO is nog steeds ongeveer 20% beter dan het hybride grafeen-ferro-elektrisch polymeer. Hoe dan ook, het onderzoeksteam streeft ernaar deze barrière te overwinnen en zelfs de geleidbaarheid van de films te verdubbelen door het ontwerp en de fabricage van deze grafeen / polymeerapparaten te optimaliseren en te verbeteren. Indien succesvol, het team zal het commerciële potentieel van deze transparante dirigent aanzienlijk vergroten, en de brede commerciële toepassing van grafeen een stap dichterbij te brengen.