Le plus fin, la couche d'argent la plus lisse qui puisse survivre à l'exposition à l'air a été déposée à l'Université du Michigan, et cela pourrait changer la façon dont les écrans tactiles et les écrans plats ou flexibles sont fabriqués.

Cela pourrait également aider à améliorer la puissance de calcul, affectant à la fois le transfert d'informations dans une puce de silicium et la structuration de la puce elle-même à travers des superlentilles en métamatériau.

En combinant l'argent avec un peu d'aluminium, les chercheurs de l'U-M ont découvert qu'il était possible de produire des couches d'argent lisses qui résistent au ternissement. Ils ont appliqué un revêtement antireflet pour rendre une fine couche de métal transparente jusqu'à 92,4 %.

L'équipe a montré que le revêtement d'argent pouvait guider la lumière environ 10 fois plus loin que d'autres guides d'ondes métalliques, une propriété qui pourrait le rendre utile pour un calcul plus rapide. Et ils ont superposé les films d'argent dans un hyperlentille de métamatériau qui pourrait être utilisé pour créer des motifs denses avec des tailles de caractéristiques une fraction de ce qui est possible avec les méthodes ultraviolettes ordinaires, sur des puces de silicium, par exemple.

Les écrans de toutes les rayures ont besoin d'électrodes transparentes pour contrôler quels pixels sont allumés, mais les écrans tactiles en dépendent particulièrement. Un écran tactile moderne est constitué d'une couche conductrice transparente recouverte d'une couche non conductrice. Il détecte les changements électriques lorsqu'un objet conducteur, tel qu'un doigt, est pressé contre l'écran.

"Le marché des conducteurs transparents est dominé à ce jour par un seul matériau, " a déclaré L. Jay Guo, professeur d'électrotechnique et d'informatique.

Ce materiel, l'oxyde d'étain indium, devrait devenir cher à mesure que la demande d'écrans tactiles continue de croître ; il y a relativement peu de sources connues d'indium, dit Guo.

"Avant, c'était très bon marché. Maintenant, le prix augmente fortement, " il a dit.

Le film ultrafin pourrait faire de l'argent un digne successeur.

D'habitude, il est impossible de faire une couche continue d'argent de moins de 15 nanomètres d'épaisseur, ou environ 100 atomes d'argent. L'argent a tendance à se regrouper dans de petites îles plutôt que de s'étendre dans un revêtement uniforme, dit Guo.

En ajoutant environ 6 pour cent d'aluminium, les chercheurs ont cajolé le métal en un film de moins de la moitié de cette épaisseur, soit sept nanomètres. Quoi de plus, quand ils l'exposaient à l'air, il ne s'est pas terni immédiatement comme le font les films d'argent pur. Après plusieurs mois, le film a conservé ses propriétés conductrices et sa transparence. Et il était fermement collé, alors que l'argent pur se détache du verre avec du scotch.

En plus de leur potentiel pour servir de conducteurs transparents pour les écrans tactiles, les fines pellicules d'argent offrent deux autres astuces, les deux ayant à voir avec la capacité inégalée de l'argent à transporter des ondes lumineuses visibles et infrarouges le long de sa surface. Les ondes lumineuses rétrécissent et voyagent sous forme de polaritons dits de plasmons de surface, se manifestant par des oscillations de la concentration d'électrons à la surface de l'argent.

Ces oscillations codent la fréquence de la lumière, le préserver pour qu'il puisse émerger de l'autre côté. Alors que les fibres optiques ne peuvent pas réduire la taille des fils de cuivre sur les puces informatiques d'aujourd'hui, les guides d'ondes plasmoniques pourraient permettre à l'information de voyager sous forme optique plutôt qu'électronique pour un transfert de données plus rapide. En tant que guide d'ondes, le film d'argent lisse pourrait transporter les plasmons de surface sur un centimètre, assez pour passer à l'intérieur d'une puce informatique.

La capacité plasmonique du film d'argent peut également être exploitée dans les métamatériaux, qui gèrent la lumière d'une manière qui enfreint les règles habituelles de l'optique. Parce que la lumière voyage avec une longueur d'onde beaucoup plus courte lorsqu'elle se déplace le long de la surface métallique, le film seul agit comme un super objectif. Ou, pour distinguer des caractéristiques encore plus petites, les fines couches d'argent peuvent être alternées avec un matériau diélectrique, comme le verre, pour faire un hyperlentille.

De telles lentilles peuvent imager des objets qui sont plus petits que la longueur d'onde de la lumière, qui serait flou dans un microscope optique. Il peut également permettre la création de motifs au laser, tels que ceux utilisés aujourd'hui pour graver des transistors dans des puces de silicium, afin d'obtenir des fonctionnalités plus petites.

Le premier auteur est Cheng Zhang, un récent diplômé d'un doctorat de l'UM en génie électrique et en informatique qui travaille maintenant comme chercheur postdoctoral à l'Institut national des normes et de la technologie.

Un article sur cette recherche, intitulé « High-performance Doped Silver Films:Overcoming Fundamental Material Limits for Nanophotonic Applications » est publié dans Matériaux avancés . L'étude a été soutenue par la National Science Foundation et l'Institut d'innovation collaborative de Pékin. U-M a déposé une demande de brevet et recherche des partenaires pour commercialiser la technologie.