p A mais recente pesquisa nanofotônica da Rice University pode expandir a paleta de cores para empresas no mercado de rápido crescimento de janelas de vidro que mudam de cor com o toque de um interruptor elétrico. p Em um novo artigo na revista American Chemical Society ACS Nano , pesquisadores do laboratório de Plasmônica de arroz, pioneira, Naomi Halas, relataram usando um prontamente disponível, molécula de hidrocarboneto barata chamada perileno para criar vidro que pode virar duas cores diferentes em baixas tensões.

p "Quando colocamos cargas nas moléculas ou removemos cargas delas, eles vão do claro para uma cor vívida, "disse Halas, diretor do Laboratório de Nanofotônica (LANP), cientista-chefe do novo estudo e diretor do Instituto Smalley-Curl de Rice. "Colocamos essas moléculas entre vidros, e podemos fazer algo que se parece com uma janela, mas a janela muda para diferentes tipos de cor, dependendo de como aplicamos uma voltagem muito baixa. "

p Adam Lauchner, um estudante de pós-graduação em física aplicada na Rice e co-autor principal do estudo, disse que o vidro de mudança de cor da LANP tem cores dependentes da polaridade, o que significa que uma voltagem positiva produz uma cor e uma voltagem negativa produz uma cor diferente.

p "Isso é muito novo, "Lauchner disse." A maioria dos vidros que mudam de cor tem apenas uma cor, e as variedades multicoloridas das quais temos conhecimento requerem uma voltagem significativa. "

p O vidro que muda de cor com uma voltagem aplicada é conhecido como "eletrocrômico, “e há uma demanda crescente pelas propriedades de bloqueio de luz e calor desse tipo de vidro. O mercado anual projetado para vidro eletrocrômico em 2020 foi estimado em mais de US $ 2,5 bilhões.

p Lauchner disse que o projeto de vidro levou quase dois anos para ser concluído, e ele creditou o co-autor principal Grant Stec, um pesquisador graduado da Rice, com o design do gel condutor não à base de água que contém perileno, que é colocado entre as camadas de vidro.

p "O perileno faz parte de uma família de moléculas conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, "Stec disse." Eles são um subproduto bastante comum da indústria petroquímica, e na maioria são subprodutos de baixo valor, o que significa que são baratos. "

p Existem dezenas de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), mas cada um contém anéis de átomos de carbono decorados com átomos de hidrogênio. Em muitos PAHs, anéis de carbono têm seis lados, assim como os anéis de grafeno, o tema muito celebrado do Prêmio Nobel de Física de 2010.

p "Esta é uma aplicação muito legal do que começou como ciência fundamental na plasmônica, "Lauchner disse.

p Um plasmon é uma onda de energia, um movimento rítmico no mar de elétrons que fluem constantemente pela superfície de nanopartículas condutoras. Dependendo da frequência de espalhamento de um plasmon, ele pode interagir e coletar a energia da luz que passa. Em dezenas de estudos nas últimas duas décadas, Halas, O físico do arroz Peter Nordlander e seus colegas exploraram tanto a física básica dos plasmons quanto as aplicações potenciais tão diversas quanto o tratamento do câncer, coleta de energia solar, displays eletrônicos e computação óptica.

p A nanopartícula plasmônica quintessencial é metálica, muitas vezes feito de ouro ou prata, e com formato preciso. Por exemplo, nanoconchas de ouro, que Halas inventou na Rice na década de 1990, consistem em um núcleo não condutor que é coberto por uma fina casca de ouro.

p "Nosso grupo estuda muitos tipos de nanopartículas metálicas, mas o grafeno também é condutor, e exploramos suas propriedades plasmônicas por vários anos, "Halas disse.

p Ela observou que grandes folhas de grafeno atomicamente fino foram encontradas para suportar plasmons, mas eles emitem luz infravermelha que é invisível ao olho humano.

p "Estudos têm mostrado que se você tornar o grafeno cada vez menor, conforme você desce para nanofitas, nanopontos e essas pequenas coisas chamadas nanoislands, você pode realmente obter o plasmon do grafeno cada vez mais perto da borda do regime visível, "Lauchner disse.

p Em 2013, o então físico do arroz Alejandro Manjavacas, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Nordlander, mostraram que as menores versões de grafeno - PAHs com apenas alguns anéis de carbono - deveriam produzir plasmons visíveis. Além disso, Manjavacas calculou as cores exatas que seriam emitidas por diferentes tipos de PAHs.

p "Uma das coisas mais interessantes é que, ao contrário dos plasmons nos metais, os plasmons nessas moléculas de PAH eram muito sensíveis à carga, o que sugeria que uma carga elétrica muito pequena produziria cores dramáticas, "Halas disse.

p Lauchner disse que o projeto realmente decolou depois que Stec se juntou à equipe de pesquisa em 2015 e criou uma formulação de perileno que poderia ser imprensada entre folhas de vidro condutor.

p Em seus experimentos, os pesquisadores descobriram que aplicar apenas 4 volts foi suficiente para tornar a janela transparente amarelo-esverdeado e aplicar 3,5 volts negativos a tornou azul. Demorou vários minutos para que as janelas mudassem totalmente de cor, mas Halas disse que o tempo de transição poderia ser facilmente melhorado com engenharia adicional.

p Stec disse que a outra janela da equipe, que muda de claro para preto, foi produzido posteriormente no projeto.

p "O Dr. Halas aprendeu que um dos maiores obstáculos na indústria de dispositivos eletrocrômicos era fazer uma janela que pudesse ser transparente em um estado e completamente preta em outro, "Stec disse." Nós começamos a fazer isso e encontramos uma combinação de PAHs que não capturava nenhuma luz visível em zero volts e quase toda a luz visível em baixa voltagem. "