De dunste, gladste laag zilver die blootstelling aan lucht kan overleven, is vastgesteld aan de Universiteit van Michigan, en het zou de manier kunnen veranderen waarop touchscreens en platte of flexibele displays worden gemaakt.

Het kan ook helpen de rekenkracht te verbeteren, zowel de overdracht van informatie binnen een siliciumchip als de patroonvorming van de chip zelf door middel van superlenzen van metamateriaal.

Door het zilver te combineren met een beetje aluminium, ontdekten de U-M-onderzoekers dat het mogelijk was om uitzonderlijk dunne, gladde lagen zilver die bestand zijn tegen aanslag. Ze brachten een antireflectiecoating aan om één dunne metalen laag tot 92,4 procent transparant te maken.

Het team toonde aan dat de zilveren coating licht ongeveer 10 keer zo ver kan geleiden als andere metalen golfgeleiders - een eigenschap die het nuttig zou kunnen maken voor sneller computergebruik. En ze stapelden de zilverfilms in een metamateriaal hyperlens die kon worden gebruikt om dichte patronen te creëren met kenmerkgroottes een fractie van wat mogelijk is met gewone ultraviolette methoden, op siliciumchips, bijvoorbeeld.

Schermen van alle strepen hebben transparante elektroden nodig om te bepalen welke pixels worden verlicht, maar touchscreens zijn er vooral van afhankelijk. Een modern touchscreen is gemaakt van een transparante geleidende laag bedekt met een niet-geleidende laag. Het detecteert elektrische veranderingen wanneer een geleidend object, zoals een vinger, tegen het scherm wordt gedrukt.

"De markt voor transparante geleiders wordt tot op de dag van vandaag gedomineerd door één enkel materiaal, " zei L. Jay Guo, hoogleraar elektrotechniek en informatica.

Dit materiaal, indiumtinoxide, zal naar verwachting duur worden naarmate de vraag naar touchscreens blijft groeien; er zijn relatief weinig bronnen van indium bekend, zei Guo.

"Voordat, het was erg goedkoop. Nutsvoorzieningen, de prijs stijgt sterk, " hij zei.

De ultradunne film zou van zilver een waardige opvolger kunnen maken.

Gebruikelijk, het is onmogelijk om een ​​continue laag zilver te maken van minder dan 15 nanometer dik, of ongeveer 100 zilveratomen. Zilver heeft de neiging om samen te clusteren in kleine eilanden in plaats van zich uit te breiden tot een gelijkmatige laag, zei Guo.

Door ongeveer 6 procent aluminium toe te voegen, de onderzoekers haalden het metaal over tot een film van minder dan de helft van die dikte - zeven nanometer. Bovendien, toen ze het aan de lucht blootstelden, het verkleurde niet meteen zoals bij puur zilverfilms. Na enkele maanden, de film behield zijn geleidende eigenschappen en transparantie. En het zat stevig vast, terwijl puur zilver van glas komt met plakband.

Naast hun potentieel om te dienen als transparante geleiders voor aanraakschermen, de dunne zilverfilms bieden nog twee trucs, beide hebben te maken met het ongeëvenaarde vermogen van zilver om zichtbare en infrarode lichtgolven langs het oppervlak te transporteren. De lichtgolven krimpen en reizen als zogenaamde oppervlakteplasmonpolaritonen, verschijnen als oscillaties in de concentratie van elektronen op het oppervlak van het zilver.

Die trillingen coderen de frequentie van het licht, bewaren zodat het aan de andere kant kan verschijnen. Hoewel optische vezels niet kunnen worden teruggebracht tot de grootte van koperdraden op de hedendaagse computerchips, plasmonische golfgeleiders kunnen ervoor zorgen dat informatie in optische in plaats van elektronische vorm kan reizen voor snellere gegevensoverdracht. Als golfgeleider, de gladde zilverfilm zou de oppervlakteplasmonen meer dan een centimeter kunnen transporteren - genoeg om in een computerchip rond te komen.

Het plasmonische vermogen van de zilverfilm kan ook worden benut in metamaterialen, die met licht omgaan op manieren die de gebruikelijke regels van de optica overtreden. Omdat het licht met een veel kortere golflengte reist als het langs het metalen oppervlak beweegt, de film alleen fungeert als een superlens. Of, om nog kleinere kenmerken te onderscheiden, de dunne zilverlagen kunnen worden afgewisseld met een diëlektrisch materiaal, zoals glas, een hyperlens maken.

Dergelijke lenzen kunnen objecten afbeelden die kleiner zijn dan de golflengte van licht, die zou vervagen in een optische microscoop. Het kan ook laserpatronen mogelijk maken - zoals tegenwoordig wordt gebruikt om transistors in siliciumchips te etsen - om kleinere functies te bereiken.

De eerste auteur is Cheng Zhang, een recente UM-doctoraat in elektrotechniek en informatica die nu werkt als postdoctoraal onderzoeker bij het National Institute of Standards and Technology.

Een paper over dit onderzoek, getiteld "High-performance Doped Silver Films:Overcoming Fundamental Material Limits for Nanophotonic Applications" is gepubliceerd in Geavanceerde materialen . De studie werd ondersteund door de National Science Foundation en het Beijing Institute of Collaborative Innovation. U-M heeft patent aangevraagd en zoekt partners om de technologie op de markt te brengen.