Prata transparente abre caminhos para luz dentro dos chips

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/05/2017

A equipe testou a resistência das nanocamadas de prata por até seis meses, verificando sua resiliência. [Imagem: Joseph Xu/Michigan Engineering]

Nanocamada de prata

Químicos acreditam ter sintetizado a mais fina e mais perfeita camada de prata que pode sobreviver à exposição ao ar ambiente.

E, como ela é altamente transparente, a equipe espera que essa nanocamada mude a forma como as telas sensíveis ao toque são fabricadas e ajude a viabilizar a fabricação de telas flexíveis.

E o material também tem potencial para acelerar a velocidade da computação, otimizando a transferência de informações dentro dos processadores e permitindo a construção de vias transmissoras de luz, baseadas em metamateriais, para uso em processadores fotônicos.

"O mercado de condutores transparentes tem sido dominado até hoje por um único material," disse o professor Jay Guo, da Universidade de Michigan, nos EUA, referindo-se ao ITO, ou óxido de índio e estanho, usado em todas as telas sensíveis ao toque atualmente no mercado. "Antes ele era barato. Agora, seu preço está subindo velozmente."

E subindo tanto que, mesmo sendo tipicamente cara, a prata tornou-se um concorrente viável - sem contar que a quantidade de prata em cada nanocamada é minúscula.

Liga de prata e alumínio

Normalmente, é impraticável fabricar uma camada contínua de prata com menos de 15 nanômetros de espessura - cerca de 100 átomos de prata - porque o metal tem uma tendência a se agrupar em pequenas ilhas, em vez de se estender como um revestimento uniforme, explicou Guo.

A equipe resolveu o problema adicionando alumínio, criando uma liga com 6% de alumínio e 94% de prata.

A liga foi depositada na forma de um filme com apenas 7 nanômetros de espessura. Além disso, ela ficou firmemente presa ao substrato de óxido de silício, enquanto a camada de prata pura pode ser retirada do vidro com uma simples fita adesiva.

Chips de luz

Além do seu potencial para servir como condutores transparentes para telas sensíveis ao toque, os filmes finos de prata oferecem mais duas vantagens importantes, ambas relacionadas com a capacidade incomparável da prata de transportar ondas visíveis e infravermelhas ao longo de sua superfície.

As ondas de luz "encolhem" ao atingir a superfície do metal, viajando na forma de polaritons, ou plásmons de superfície, que são a estrela do emergente campo da plasmônica.

Essas oscilações conjuntas dos elétrons superficiais codificam a frequência da luz, preservando-a de modo que ela possa emergir do outro lado. Enquanto as fibras ópticas não podem ser miniaturizadas até o tamanho dos fios de cobre nos chips de computador de hoje, guias de ondas plasmônicas poderiam permitir que as informações viajassem em forma óptica, em vez de eletrônica, permitindo uma transferência de dados muito mais rápida.

A capacidade plasmônica da película de prata também pode ser aproveitada nos metamateriais, que manipulam a luz de maneiras que quebram as regras usuais da óptica. Como a luz viaja com um comprimento de onda muito mais curto quando se move ao longo da superfície de metal, o filme sozinho já funciona como uma superlente, capaz de fotografar objetos menores do que o comprimento de onda da luz.

Bibliografia:

High-Performance Doped Silver Films: Overcoming Fundamental Material Limits for Nanophotonic Applications
Cheng Zhang, Nathaniel Kinsey, Long Chen, Chengang Ji, Mingjie Xu, Marcello Ferrera, Xiaoqing Pan, Vladimir M. Shalaev, Alexandra Boltasseva, L. Jay Guo
Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201605177