नैनोवाल स्मार्टफोन में सुधार कर सकते थे

शोधकर्ता टचस्क्रीन और सौर कोशिकाओं के लिए अधिक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड विकसित कर रहे हैं

बहुत महीन सोने की दीवारों का एक ग्रिड, जो छोटी बूंदों की मदद से मुद्रित होता है, टचस्क्रीन के लिए उपन्यास इलेक्ट्रोड बनाता है। © बेन न्यूटन / डिजिट वर्क्स
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सोने और चांदी की एक अदृश्य वेब: स्विस शोधकर्ताओं ने टच स्क्रीन के लिए उपन्यास इलेक्ट्रोड विकसित किए हैं जो पहले इस्तेमाल किए गए इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक प्रवाहकीय और पारदर्शी हैं। इनमें अल्ट्राथिन सोने और चांदी की दीवारों का एक ग्रिड होता है। यदि बड़े पैमाने पर उत्पादन सफल होता है, तो वे बड़े और घुमावदार टचस्क्रीन के साथ-साथ सौर कोशिकाओं या कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक नोड्स में सुधार करने में मदद कर सकते हैं।

हर टचस्क्रीन, चाहे स्मार्टफोन, टैबलेट या मशीनों के यूजर इंटरफेस से पारदर्शी इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है: उपकरणों की कांच की सतह प्रवाहकीय सामग्री के बमुश्किल दृश्यमान पैटर्न के साथ लेपित होती है। इसके लिए धन्यवाद, डिवाइस यह पता लगाते हैं कि क्या और कहां बिल्कुल एक उंगली सतह को छूती है। इस परत के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड दोनों प्रवाहकीय और यथासंभव पारदर्शी होने चाहिए, लेकिन अभी तक ज्यादातर मामलों में नुकसान को दो विशेषताओं में से एक में स्वीकार किया जाना चाहिए।

आम टच स्क्रीन के इलेक्ट्रोड में आमतौर पर इंडियम टिन ऑक्साइड होता है। ईटीएच ज्यूरिख के पैट्रिक रोनेर बताते हैं, "इसका उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि इसमें सामग्री के रूप में अपेक्षाकृत उच्च पारदर्शिता होती है और परतों के उत्पादन पर अच्छी तरह से शोध किया जाता है, लेकिन यह केवल मध्यम रूप से प्रवाहकीय होता है।" इसलिए वह और उनके सहयोगी उन सामग्रियों की तलाश में हैं जो अधिक प्रवाहकीय हैं। उनकी पसंद सोने और चांदी पर गिर गई।

सोने और चांदी के नैनोवाल

हालांकि, क्योंकि ये धातुएं पारदर्शी नहीं हैं, इसलिए वैज्ञानिकों को तीसरे आयाम का उपयोग करना पड़ा। क्योंकि: "यदि आप एक ही समय में इन धातुओं से बने तारों के साथ उच्च चालकता और पारदर्शिता प्राप्त करना चाहते हैं, तो उद्देश्यों का टकराव होता है", ईटीएच से डिमोस पॉलीकोकॉस बताते हैं। "सोने और चांदी के तारों के क्रॉस सेक्शन के साथ, चालकता बढ़ जाती है, लेकिन ग्रिड की पारदर्शिता कम हो जाती है।"

इस सोने की मुद्रित ग्रिड में केवल 300 नैनोमीटर पतली ग्रिड दीवारें हैं। © श्नाइडर जे एट अल। / उन्नत कार्यात्मक सामग्री 2015

समाधान केवल 80 से 500 नैनोमीटर मोटी धातु की दीवारें थीं। वे कांच की सतह पर सोने या चांदी के "नैनोवायर्स" का एक ग्रिड बनाते हैं। दीवारें इतनी पतली हैं कि आप उन्हें नग्न आंखों से देख सकते हैं। हालांकि, क्योंकि वे इन दीवारों से दो से चार गुना अधिक ऊंचे हैं, इन दीवारों के समग्र क्रॉस-सेक्शन और इस प्रकार उनकी चालकता पर्याप्त रूप से उच्च है, जैसा कि शोधकर्ताओं ने समझाया है। प्रदर्शन

बूंद से गिरा

शोधकर्ताओं ने इन छोटी धातु की दीवारों को एक मुद्रण प्रक्रिया का उपयोग करके गढ़ा, जो उन्होंने rip नैनोड्रिप विकसित की। इसमें वैज्ञानिक धातु के नैनोकणों से एक विलायक में स्याही का उपयोग करते हैं। एक विद्युत क्षेत्र कांच की केशिका से धातु की स्याही की छोटी बूंदों को खींचता है। विलायक जल्दी से वाष्पित हो जाता है, और इसलिए ड्रॉप द्वारा तीन आयामी संरचना का निर्माण किया जा सकता है।

नैनोड्रिप प्रक्रिया के बारे में विशेष बात यह है कि यह कांच की केशिका से बूंदों को घोलती है, जो कि उद्घाटन से लगभग दस गुना छोटी है। "एक बंद नल के नीचे से लटका पानी की एक बूंद की कल्पना करें। निर्भर करता है। और अब कल्पना करें कि ड्रॉप के नीचे से एक छोटी बूंद लटक रही है, केवल उन छोटी बूंदों को मुद्रित किया जाता है, "पॉलीककोस बताते हैं।

इसके अलावा सौर कोशिकाओं और घुमावदार टचस्क्रीन के लिए

शोधकर्ताओं के अनुसार, नए इलेक्ट्रोड इंडियम-टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक प्रवाहकीय और पारदर्शी हैं जो आमतौर पर आज स्मार्टफोन और टैबलेट में उपयोग किए जाते हैं। यह एक स्पष्ट लाभ है: इलेक्ट्रोड जितना अधिक पारदर्शी होगा, स्क्रीन की गुणवत्ता बेहतर होगी। और वे अधिक प्रबंधनीय हैं, टचस्क्रीन तेजी से और अधिक सटीक काम कर सकता है। उनकी उच्च चालकता के कारण, नए इलेक्ट्रोड पारंपरिक लोगों की तुलना में बड़े टचस्क्रीन के लिए बेहतर अनुकूल हो सकते हैं।

एक संभावित भविष्य का अनुप्रयोग भी सौर सेल हो सकता है, जिसके लिए पारदर्शी इलेक्ट्रोड भी आवश्यक हैं। ये जितने पारदर्शी होंगे, उतनी ही अधिक बिजली प्राप्त की जा सकेगी। और अंत में, इलेक्ट्रोड का उपयोग OLED तकनीक का उपयोग करके घुमावदार स्क्रीन के आगे विकास में भी किया जा सकता है।

इन नए इलेक्ट्रोड का उत्पादन अतीत की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हो सकता है, क्योंकि नैनोड्रिप प्रक्रिया के लिए किसी भी साफ कमरे की आवश्यकता नहीं है। इसके अलावा, यह तरीका पहला है जिसमें प्रिंटिंग के दौरान सीधे नेनोविंड की ऊंचाई अलग-अलग हो सकती है। अगली बड़ी चुनौती अब विधि को स्केल करना और मुद्रण प्रक्रिया को विकसित करना होगा ताकि बड़े पैमाने पर इसका औद्योगिक रूप से उपयोग किया जा सके। (उन्नत कार्यात्मक सामग्री, 2015; doi: 10.1002 / adfm.201503705)

(स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ज़्यूरिख, 06.01.2016 - एनपीओ)