Em um artigo recente em Nano Letras , Pesquisadores do CNST descrevem um novo alto contraste, baixa tensão operacional, interruptor óptico eletroquímico que usa um volume de ordens de magnitude de corante ativo menor do que os dispositivos eletrocrômicos convencionais.

Eletrocromismo se refere a uma mudança reversível na absorção óptica de um material sob uma voltagem aplicada. Materiais eletrocrômicos inorgânicos e orgânicos são usados ​​em displays, janelas inteligentes, e espelhos retrovisores do carro. Uma mudança na absorção de luz em tal material é causada por uma mudança no estado de oxidação, e requer que íons e elétrons se difundam através do material. Diminuir a espessura do material reduz o tempo de difusão, tornando a troca eletrocrômica mais rápida, mas infelizmente também reduz o contraste.

Os pesquisadores do NIST e da Universidade de Maryland cultivaram cristais do corante eletrocrômico Azul da Prússia dentro de um guia de onda de nanoslite de ouro onde a luz se propaga como um polariton de plasma de superfície (SPP). SPPs são oscilações de carga coletivas acopladas a um campo eletromagnético externo que se propagam ao longo de uma interface entre um metal e um dielétrico.

Os nanocristais de tintura, depositado nas paredes laterais da fenda por voltametria cíclica, pode ser comutado eletroquimicamente para fornecer uma mudança de transmissão ≈ 96% (em vermelho) usando tensões de controle menores que 1 V. O alto contraste de comutação é ativado pela forte sobreposição espacial entre os SPPs e os nanocristais confinados dentro da fenda. O contraste também é reforçado pelo coeficiente de absorção inesperadamente alto de nanocristais de Azul da Prússia crescidos em uma superfície de ouro em comparação com o material a granel.

A chave opera de forma eficiente, mesmo com uma fração de preenchimento relativamente baixa de material ativo na fenda (≈ 25%), levando a uma grande área de contato com o eletrólito. Como a luz se propaga em uma direção perpendicular à direção do transporte de carga entre o eletrólito e a camada de corante ultrafina dentro do nanoslit, o novo design do switch oferece uma promessa significativa para a criação de dispositivos eletrocrômicos com velocidades de comutação recordes.