Forskare vid University of Liverpool har gjort en upptäckt som kan förbättra ledningsförmågan hos en typ av glasbeläggning som används på föremål som pekskärmar, solceller och energieffektiva fönster.

Beläggningar appliceras på glaset av dessa föremål för att göra dem elektriskt ledande samtidigt som de släpper igenom ljus. Fluordopad tenndioxid är ett av materialen som används i kommersiella lågprisglasbeläggningar eftersom det samtidigt kan släppa igenom ljus och leda elektrisk laddning, men det visar sig att tenndioxid har ännu outnyttjad potential för förbättrad prestanda.

I en artikel publicerad i tidskriften Avancerade funktionella material , fysiker identifierar den faktor som har begränsat ledningsförmågan hos fluordopad tenndioxid, vilket borde vara mycket ledande eftersom fluoratomer substituerade på syregitterställen var och en förväntas ge ytterligare en fri elektron för ledning.

Forskarna rapporterar, använda en kombination av experimentella och teoretiska data, att för varje två fluoratomer som ger ytterligare en fri elektron, en annan intar en normalt obesatt gitterposition i tenndioxidkristallstrukturen.

Varje så kallad "interstitiell" fluoratom fångar en av de fria elektronerna och blir därigenom negativt laddade. Detta minskar elektrontätheten med hälften och resulterar också i ökad spridning av de återstående fria elektronerna. Dessa kombineras för att begränsa konduktiviteten hos fluordopad tenndioxid jämfört med vad som annars skulle vara möjligt.

Doktorand Jack Swallow, från universitetets institution för fysik och Stephenson Institute for Renewable Energy, sa:"Att identifiera faktorn som har begränsat ledningsförmågan hos fluordopad tenndioxid är en viktig upptäckt och kan leda till beläggningar med förbättrad transparens och upp till fem gånger högre ledningsförmåga, sänker kostnaderna och förbättrar prestanda i en mängd applikationer från pekskärmar, lysdioder, solceller och energieffektiva fönster."

Forskarna avser nu att ta itu med utmaningen att hitta alternativa nya dopmedel som undviker dessa inneboende nackdelar.

Forskningen involverade fysiker från universitetet och Surrey Ion Beam Center i samarbete med beräkningskemister vid University College London och global glastillverkare, NSG Group och finansieras av ett anslag från Engineering and Physical Sciences Research Council och EPSRC:s Center for Doctoral Training in New and Sustainable Photovoltaics.