Elektroniska pekplattor som kostar bara några dollar och solceller som kostar samma som takbältros är ett steg närmare verkligheten idag.

Forskare vid University of Minnesota College of Science and Engineering och National Renewable Energy Laboratory i Golden, Colo., har övervunnit tekniska hinder i jakten på billiga, hållbar elektronik och solceller gjorda med giftfria kemikalier. Forskningen publicerades i det senaste numret av Naturkommunikation , en internationell forskningstidskrift på nätet.

"Föreställ dig en värld där varje barn i ett utvecklingsland kan lära sig läsa och matematik från en pekplatta som kostar mindre än 10 dollar eller hemsolceller som slutligen kostar mindre än fossila bränslen, sa Uwe Kortshagen, en professor i maskinteknik vid University of Minnesota och en av medförfattarna till uppsatsen.

Forskargruppen upptäckte en ny teknik för att producera en specialiserad typ av bläck från giftfria nanometerstora kristaller av kisel, ofta kallad "elektroniskt bläck". Detta "elektroniska bläck" skulle kunna producera billiga elektroniska enheter med tekniker som i huvudsak trycker det på billiga plastark.

"Denna process för att producera elektronik är nästan som att screentrycka ett nummer på en softballtröja, " sa Lance Wheeler, en University of Minnesota maskinteknik Ph.D. student och huvudförfattare till forskningen.

Men det är inte så lätt. Wheeler, Kortshagen och resten av forskargruppen utvecklade en metod för att lösa grundläggande problem med elektroniska kiselbläck.

Först, det finns ett allestädes närvarande behov av organiska "tvålliknande" molekyler, kallas ligander, som behövs för att producera bläck med god hållbarhet, men dessa molekyler orsakar skadliga rester i filmerna efter tryckning. Detta leder till filmer med elektriska egenskaper för dåliga för elektroniska enheter. Andra, nanopartiklar implanteras ofta medvetet med föroreningar, en process som kallas "dopning, "för att förbättra deras elektriska egenskaper.

I denna nya tidning, forskare förklarar en ny metod för att använda en joniserad gas, kallas icke -termisk plasma, att inte bara producera kisel nanokristaller, men också att täcka deras ytor med ett lager av kloratomer. Detta ytskikt av klor inducerar en interaktion med många allmänt använda lösningsmedel som möjliggör produktion av stabila kiselfärger med utmärkt hållbarhet utan behov av organiska ligandmolekyler. Dessutom, forskarna upptäckte att dessa lösningsmedel leder till dopning av filmer tryckta från deras kiselfärger, vilket gav dem en elektrisk konduktivitet 1, 000 gånger större än o-dopade kisel-nanopartikelfilmer. Forskarna har ett provisoriskt patent på sina resultat.

"Vad denna forskning innebär är att vi är ett steg närmare att producera mer rent och stabilare elektroniskt bläck med giftfria kemikalier, "Kortshagen sa." Det större målet här är att hitta ett sätt som denna forskning kan gynna alla och göra en verklig skillnad. "