p Materiais eletrocrômicos (EC), entre os principais componentes tecnológicos "verdes" para sustentabilidade e economia de energia, têm despertado o interesse da academia e da indústria. Óxido de tungstênio (WO ₃ ) é um material de CE amplamente pesquisado, amplamente utilizado nas janelas inteligentes de hoje. Uma abordagem comum de CE é a inserção reversível de pequenos íons nos materiais do eletrodo. Filmes finos de WO ₃ pode, portanto, mudar sua cor de azul claro para azul profundo, ajustando o íon de lítio (Li ⁺ ) inserção sob uma polarização de baixa tensão. Como as operações de baixa tensão são benéficas para uma infinidade de aplicações, Li ⁺ OS intercalada ₃ (Li _x OS ₃ ) é uma opção viável para aplicativos de dispositivos EC. p Contudo, Li ⁺ as inserções nem sempre são reversíveis. Depois de vários ciclos, esses íons se agregam no filme e corroem o efeito eletrocrômico. Esse, por sua vez, afeta a modulação óptica e durabilidade de longo prazo, ambos são essenciais para a implantação prática de dispositivos EC. As inserções resultam em Li reversível ⁺ , Li irreversível ₂ OS ₄ formação, e Li irreversível ⁺ armadilha. A "formação irreversível de Li ₂ OS ₄ "degrada o eletrocromismo, e o Li ⁺ 'preso' em locais profundos torna os íons imóveis, resultando em irreversibilidade. Em essência, avaliar as implicações de ambos os tipos de irreversibilidade é fundamental.

p Em um estudo recente publicado em Ciência de Superfície Aplicada , cientistas da Tokyo University of Science e do National Institute for Materials Science (NIMS), Japão, colaborou para avaliar quantitativamente a irreversibilidade do Li _x OS ₃ filmes finos. Discutindo as principais preocupações que o estudo aborda, Professor Associado Tohru Higuchi da Universidade de Ciência de Tóquio, quem liderou o estudo, observa "Existem duas questões críticas que surgem:primeiro, é irreversível Li ₂ OS ₄ formação diferente de Li irreversível ⁺ armadilha? Segundo, esses componentes irreversíveis podem coexistir? ”, acrescenta, "As medidas convencionais são incapazes de diferenciar entre os dois componentes irreversíveis. Como resultado, realizamos um exame quantitativo para oferecer respostas sólidas a essas perguntas. "

p Os cientistas desenvolveram um método de avaliação quantitativa que combina espectroscopia de fotoelétrons de raios X rígidos in situ (HAXPES) e medições eletroquímicas. HAXPES é usado para investigar interfaces enterradas, enquanto os testes eletroquímicos são usados ​​para examinar as propriedades de corrosão. A intercalação de Li ⁺ resulta em uma reação redox que altera o estado de oxidação dos íons tungstênio (W) de W ⁶⁺ para W ⁵⁺ . Com base nesta mudança, HAXPES pode avaliar "Li reversível ⁺ "e" Li irreversível ⁺ armadilha. "No entanto, avaliando "Li irreversível ₂ OS ₄ formação "usando HAXPES é um desafio. Dr. Takashi Tsuchiya, pesquisador principal do NIMS e co-autor do estudo, explica o porquê:"W ions in Li ₂ OS ₄ têm um estado de oxidação estável porque existem no W ⁶⁺ Formato. Como resultado, HAXPES é incapaz de avaliar a irreversibilidade causada por Li ₂ OS ₄ formação. Medições eletroquímicas, pelo contrário, pode distinguir 'Li + reversível' dos dois componentes irreversíveis. Portanto, a integração de ambos os métodos permite a distinção e avaliação quantitativa de todos os três componentes. "

p Para conduzir as medições eletroquímicas, os cientistas construíram um Li _x OS ₃ à base de transistor redox na superfície plana de uma vitrocerâmica condutora de íons de lítio (LICGC). Eles também construíram uma célula eletroquímica com um WO ₃ filme fino como semicondutor e um substrato LICGC como eletrólito para conduzir medições HAXPES. Além disso, eles empregaram espectroscopia Raman in situ para avaliar a influência de Li ⁺ inserção no Li _x OS ₃ estrutura. Eles foram capazes de determinar com sucesso o aumento da cristalinidade causado pelo Li ⁺ inserção. As proporções de Li reversível ⁺ , Li irreversível ₂ OS ₄ formação, e Li irreversível ⁺ armadilhas foram calculadas em 41,4%, 50,9%, e 7,7%, respectivamente.

p Os cientistas acreditam que seu estudo ajudará a desenvolver e projetar materiais e dispositivos de CE aprimorados. "Por muitos anos, o principal ímpeto para a investigação e desenvolvimento da CE tem sido as aplicações potenciais em edifícios e aeronaves com eficiência energética. Contudo, existem vários outros aplicativos também, como os visores eletrônicos de papel que economizam energia e visam, "diz o Dr. Kazuya Terabe, investigador principal do Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais do NIMS e co-autor do estudo, "Além disso, nossas descobertas ampliam as possibilidades de aplicação, fornecendo a base para o desenvolvimento futuro de WO de alto desempenho ₃ com base em dispositivos EC. "