Ein neues Material, das sowohl hoch-transparent als auch elektrisch besonder leitfähig ist wurde kürzlich von Materialwissenschaftlern und Ingenieuren der Penn State Universität entdeckt. Die Wissenschaftler der Universität sind sich einig, dass mit dessen Hilfe nicht nur Großbild-Displays sondern auch sogenannte "Smart Windows" und selbst Touchscreens und Solarzellen kostengünstiger und effizienter denn je hergestellt werden könnten und das bisher zum Einsatz kommende ITO ersetzen würde.

Indium-Zinnoxid oder kurz ITO genannt ist ein transparenter Leiter, der in sehr vielen Displays verwendet wird. Das darin enthaltene Indium ist jedoch ein seltenes und dadurch vor allem teures Material, dessen Vorkommen auf Erden in nur wenigen Jahren erschöpft sein wird. Deswegen suchen Forscher weltweit schon seit Jahren nach einem mindestens ebenbürtigem Ersatz. Im Laufe der Zeit sind auch viele Alternativen geschaffen worden. Aber bisher hat es keine einzige geschafft das ITO (und dessen hervorragenden optischen und elektrischen Eigenschaften) komplett zu verdrängen beziehungsweise vollständig zu ersetzen.

Diese Tatsache war ausschlaggebend für die Forscher der Penn State Universität für die wissenschaftliche Arbeit deren Erfolg Anfang Dezember 2015 auf der Webseite der Universität veröffentlicht wurde. Dabei haben sie entdeckt, dass es eine Klasse von Materialien gibt, die mit ITO konkurrieren können und dabei gleichzeitig deutlich billiger als ITO sind.

Die Forscher verwenden dünnen, 10 Nanometer dicken Film einer ungewöhnlichen Klasse von Materialien. Sogenannten korrelierten Metall in dem die Elektronen fließen wie eine Flüssigkeit. In normalen Metallen wie Kupfer, Gold, Aluminium oder Silber, fließen Elektronen wie Partikel ein Gas. Aber in korrelierten Metallen wie Strontium-Vanadat (SrVO3) und Calcium-Vanadat (CaVO3) treten sie miteinander in Wechselwirkung.

Dies gewährt dem Materialien eine hohe optische Transparenz und metallartige Leitfähigkeit. Und sobald Licht auf sie fällt, wird es noch transparenter. Die beiden Materialien die Forscher gezielt gearbeitet waren Strontium und Kalzium Vanadat.

Aktuell kostet ein Kilogramm Indium ca. $ 750. Im Vergleich zum Vanadium, welches aktuell nur $ 25 pro Kg kostet ist letzteres deutlich billiger in der Anschaffung. Strontium ist sogar noch billiger. Somit ist das von den Wissenschaftlern entdeckte Vorgehen eine verlockende Alternative für ITO.