p Os materiais fotocrômicos podem alterar reversivelmente sua cor e propriedades ópticas quando irradiados com luz ultravioleta ou visível. Contudo, eles são feitos de compostos orgânicos cuja síntese é cara. Felizmente, pela primeira vez, cientistas da Universidade Ritsumeikan, Japão, descobriram fotocromismo de troca rápida em um material inorgânico barato:nanocristais de sulfeto de zinco dopados com cobre. Seus resultados abrem caminho para uma infinidade de aplicações potenciais, que vão desde janelas inteligentes adaptáveis ​​e óculos de sol a agentes antifalsificação. p Não é conveniente quando as janelas de um prédio de escritórios escurecem de forma adaptativa de acordo com a intensidade da luz solar? Ou quando os óculos convencionais se transformam em óculos de sol sob o sol e voltam quando você entra em um prédio? Esses feitos são possíveis graças aos materiais fotocrômicos, cujas propriedades ópticas (e outras) mudam radicalmente quando irradiadas por luz visível ou ultravioleta.

p Hoje, virtualmente todos os materiais fotocrômicos de comutação rápida são feitos com compostos orgânicos. Infelizmente, isso os torna consideravelmente caros e complexos de sintetizar, exigindo processos de várias etapas que são difíceis de aumentar para produção em massa. Então, apesar da miríade de aplicações potenciais que esses materiais podem permitir, sua aplicação comercial foi limitada. Encontrar materiais fotocrômicos inorgânicos de troca rápida, o que poderia tornar essas aplicações potenciais amplamente possíveis comercialmente, provou ser um desafio. Contudo, um novo estudo publicado no Jornal da American Chemical Society traz uma nova esperança neste campo.

p Neste estudo, uma equipe de cientistas da Universidade Ritsumeikan, Japão, liderado pelo professor associado Yoichi Kobayashi, descobriram que os nanocristais de sulfeto de zinco (ZnS) dopados com íons de cobre (Cu) têm propriedades fotocrômicas peculiares. Quando irradiado por luz ultravioleta e visível (UV-Vis), esses cristais mudam de branco cremoso para cinza escuro. O que é especialmente interessante é que quando a fonte de radiação é desligada, leva cerca de um minuto para que o material volte à sua cor branca cremosa original no ar, mas o faz na escala de microssegundos quando submerso em soluções aquosas. A equipe analisou teórica e experimentalmente este material, determinado a esclarecer os meandros de seu comportamento fotocromático nunca antes visto.

p Mas por que os nanocristais de ZnS dopados com Cu mudam de cor quando irradiados pela luz, e por que pode demorar muito para que voltem à cor original? A resposta, como os cientistas provaram, tem muito a ver com a dinâmica dos portadores de carga fotoexcitados. Quando um fóton atinge um material, a colisão pode energizar elétrons e fazer com que eles deixem suas posições estáveis ​​em seus orbitais moleculares. A ausência do elétron deixa uma carga positiva localizada que, na física do estado sólido, é referido como um 'buraco ".

p Na maioria dos materiais, o par elétron-buraco existe por um tempo muito curto antes de se cancelarem, reemitindo uma fração da energia que o elétron obteve originalmente. Contudo, em ZnS dopado com Cu, a imagem é muito diferente. Os buracos são efetivamente capturados por íons Cu, enquanto os elétrons fotoexcitados podem saltar livremente para outras moléculas, e esses efeitos atrasam o processo de recombinação. Como a equipe demonstrou, os buracos de longa duração alteram as propriedades ópticas do material, causando o efeito fotocromático observado.

p A descoberta do primeiro nanocristal inorgânico a exibir fotocromismo de troca rápida representa um progresso muito necessário neste campo, especialmente para aplicações práticas. "O sulfeto de zinco é relativamente atóxico e pode ser facilmente sintetizado a baixo custo, "diz Kobayashi." Acreditamos que nossa pesquisa levará ao uso generalizado de materiais fotocrômicos de resposta rápida na sociedade. "Exemplos de aplicações notáveis ​​para tais materiais fotocrômicos incluem televisão 3-D, óculos inteligentes, janelas para veículos e casas, e até mesmo armazenamento holográfico de alta velocidade. Eles também podem ser usados ​​como agentes antifalsificação avançados para marcas e medicamentos importantes.

p Além disso, este estudo tem implicações para pesquisadores que desejam se aprofundar em outras áreas da física óptica aplicada. A respeito disso, Kobayashi comenta:"Nós demonstramos que a reação fotocrômica dos nanomateriais pode ser ajustada controlando a vida útil dos portadores fotoexcitados. Explorar novos nanomateriais com portadores excitados ultralonga vida é importante, não apenas para materiais fotocrômicos, mas também para materiais fotofuncionais avançados, como materiais luminescentes e fotocatalisadores. "

p Este estudo pode abrir caminho para aplicações práticas do fotocromismo, incluindo iluminação adaptativa.