Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

May 29, 2013, West Lafayette--パデュー大学(Purdue University)の研究グループは、これまでにないタイプの透明電極を開発した。これは、太陽電池、コンピュータや家電向けのフレキシブルディスプレイ、センサや情報処理用「オプトエレクトロニック」回路で用途が期待できる。
この電極は、シルバー・ナノワイヤでできており、このナノワイヤは炭素の極薄層、グラフェンで覆われている。このハイブリッド材料は、ITO(indium tin oxide)の置き換えになると見られている。ITO(InSnO2)は、タッチスクリーンモニタ、携帯電話ディスプレイ、フラットスクリーンテレビの透明電極に使われている。ITOは、インジウムが豊富にないため比較的高価であり、柔軟性がなく、時間経過とともに劣化し、壊れやすくなり、パフォーマンスも落ちる。そのため、業界はITOの代替品を捜している。
ハイブリッド材料は、柔軟な太陽電池、カラーモニタ、車のウインドウの「ヘッドアップディスプレイ」、眼鏡やサンバイザの情報ディスプレイを含め、イノベーションにつながるものと見られている。
電気・コンピュータ工学、David Janes教授は、「重要なイノベーションは、透明でありながら伝導性があり柔軟である材料だ」と言う。
グラフェンとシルバー・ナノワイヤを組み合わせてハイブリッド材料にすることで、個々の材料が持つ欠点を克服することができる。グラフェンとナノワイヤは、透明電極で実用化するには、電気伝導の抵抗が大きすぎる。グラフェンシートは、グレインという個々のセグメントでできており、これらグレイン間で抵抗が増える。一方、シルバー・ナノワイヤは、様々な方向を向いたツマヨウジの寄せ集めのようなもので、抵抗が大きい。このランダムな方向がナノワイヤ間の接触の障害となり、高抵抗になる。Janes氏は、「だからいずれも電気伝導性は良くないが、それらを組み合わせてハイブリッド構造にすると電気伝導性がよくなる」と言う。グラフェンでシルバー・ナノワイヤを覆う。
「これは、ボール一杯の麺(ヌードル)にセロファンシートのようなものをかぶせることに等しい。グラフェンがシルバー・ナノワイヤを覆い、広がる」。
研究成果は、「シート抵抗」が低い材料。これは、非常に薄い材料であり、電気抵抗はITOの約1/5になる。さらに、ITOは曲げると抵抗が著しく増えるが、このハイブリッド材料は、曲げてもほとんど抵抗の変化がないことが分かっている。
「この実験デモンストレーション、“パーコレーション-ドーピング”を支える理論の一般性から、これはグラフェンを含め、幅広い範囲の他の2Dナノクリスタル材料への適用可能性を示唆している」とAlam氏はコメントしている。
(詳細は、 www.purdue.edu)