O vidro orgânico não é o mesmo que o vidro das janelas - o vidro orgânico contém carbono em uma estrutura que pode se deformar facilmente devido à luz solar. O esquema superior mostra uma comparação de dois conjuntos de filmes de vidro orgânico preparados por dois métodos e, em seguida, expostos à luz, resultando em mudanças de cor após longos períodos. Do lado direito, o filme preparado pelo resfriamento de um líquido (chamado de vidro comum, OG) muda de cor prontamente quando exposto à luz (ou fotorreage). No lado esquerdo, o filme preparado por deposição de vapor tem uma estrutura molecular densamente compactada (chamada de vidro estável, SG) que evita a fotorreação e consequentemente a degradação. O motivo da mudança de cor está representado no esquema inferior, mostrando que a estrutura molecular muda em resposta à luz. Crédito:Mark Ediger e Yue Qiu
Para materiais em células solares, celulares, e outros dispositivos, o material não deve mudar de forma indesejável quando exposto à luz solar. Os cientistas determinaram como dois vidros com a mesma composição, mas com processos de fabricação diferentes, se comportavam quando expostos à luz. Cada vidro tinha uma composição química à base de carbono. Vidro orgânico depositado por vapor, onde os constituintes foram vaporizados e combinados à medida que foram depositados em uma superfície para formar um vidro, era substancialmente mais estável do que o vidro orgânico comum. Em vidro comum, os produtos químicos foram derretidos juntos e resfriados. As moléculas no vidro depositado por vapor eram mais densamente compactadas do que no vidro resfriado por líquido.
O vidro à base de carbono é usado em certos produtos eletrônicos, como telefones celulares ou telas de televisão. Ele também é usado em células solares e outros dispositivos fotovoltaicos. Muitas vezes, Contudo, o vidro se degrada quando exposto à luz. O novo entendimento da equipe sobre o que cria fotoestabilidade no vidro ajudará a aumentar a longevidade de tais dispositivos.
Uma propriedade crítica de qualquer material usado em células solares, celulares, ou outros eletrônicos que são expostos à luz solar são fotoestabilidade, uma medida de como um material resiste a mudanças nas propriedades e na estrutura molecular quando exposto à luz. Uma equipe de cientistas preparou vidro orgânico por deposição de vapor, que compacta densamente as moléculas constituintes. Eles avaliaram a fotoestabilidade por meio de mudanças na densidade e orientação molecular de filmes finos vítreos após a exposição à luz. Eles descobriram que a deposição de vapor aumenta substancialmente a fotoestabilidade - por um fator de 50 - em relação ao vidro refrigerado a líquido de última geração no sistema modelo, um derivado de azobenzeno.
Embora seja conhecido que o empacotamento de moléculas mais próximas melhora a fotoestabilidade em materiais cristalinos, esta é a primeira vez que os pesquisadores viram um aumento substancial em tal estabilidade em não cristalino, vidro amorfo. Eles mostraram que a fotoestabilidade está correlacionada com a densidade do vidro para aumentos de densidade de até 1,3 por cento. Eles realizaram simulações moleculares, que imitam a preparação de vidro e as reações entre as estruturas moleculares. As simulações indicaram que o vidro com densidade mais alta tem fotoestabilidade substancialmente aumentada. A nova compreensão de como obter fotoestabilidade aprimorada pode ajudar a projetar melhores componentes eletrônicos para monitores e dispositivos fotovoltaicos com vida útil mais longa.
