p "Vidro inteligente, "um produto de eficiência energética encontrado em novas janelas de carros, edifícios e aviões, muda lentamente entre transparente e matizado com o toque de um botão. p "Devagar" é a palavra-chave; o vidro inteligente típico leva vários minutos para atingir seu estado escurecido, e muitos ciclos entre claro e escuro tendem a degradar a qualidade do tingimento com o tempo. Os químicos da Colorado State University conceberam uma melhoria potencialmente importante para a velocidade e durabilidade do vidro inteligente, fornecendo uma melhor compreensão de como o vidro funciona em nanoescala.

p Eles oferecem um design alternativo em nanoescala para vidro inteligente em uma nova pesquisa publicada em 3 de junho em Proceedings of the National Academy of Sciences . O projeto começou como um exercício de redação de uma bolsa para um estudante de graduação e primeiro autor R. Colby Evans, cuja ideia - e paixão pela química de materiais que mudam de cor - se transformou em um experimento envolvendo dois tipos de microscopia e recrutando vários colaboradores. Evans é aconselhado por Justin Sambur, professor assistente do Departamento de Química, quem é o autor sênior do artigo.

p O vidro inteligente que Evans e seus colegas estudaram é "eletrocrômico, "que funciona usando uma voltagem para conduzir íons de lítio para dentro e para fora do fino, filmes transparentes de um material chamado óxido de tungstênio. "Você pode pensar nisso como uma bateria através da qual você pode ver, ", Disse Evans. Painéis de vidro inteligente de óxido de tungstênio típicos levam de 7 a 12 minutos para fazer a transição entre transparente e colorido.

p Nanopartículas tingem mais rápido

p Os pesquisadores estudaram especificamente nanopartículas de óxido de tungstênio eletrocrômicas, que são 100 vezes menores que a largura de um cabelo humano. Seus experimentos revelaram que nanopartículas individuais, por si próprios, tingir quatro vezes mais rápido do que os filmes das mesmas nanopartículas. Isso ocorre porque as interfaces entre as nanopartículas prendem os íons de lítio, retardando o comportamento de tingimento. Hora extra, essas armadilhas de íons também degradam o desempenho do material.

p Para apoiar suas reivindicações, os pesquisadores usaram microscopia de transmissão de campo brilhante para observar como as nanopartículas de óxido de tungstênio absorvem e dispersam a luz. Fazendo uma amostra de "vidro inteligente, "eles variaram a quantidade de material de nanopartículas que colocaram em suas amostras e observaram como os comportamentos de tingimento mudavam à medida que mais e mais nanopartículas entravam em contato umas com as outras. Eles então usaram microscopia eletrônica de varredura para obter imagens de alta resolução do comprimento, largura e espaçamento das nanopartículas, para que eles pudessem dizer, por exemplo, quantas partículas foram agrupadas, e quantos foram espalhados.

p Com base em suas descobertas experimentais, os autores propuseram que o desempenho do vidro inteligente poderia ser melhorado com a fabricação de um material à base de nanopartículas com partículas espaçadas de maneira ideal, para evitar interfaces de captura de íons.

p Outras aplicações

p Sua técnica de imagem oferece um novo método para correlacionar a estrutura das nanopartículas e as propriedades eletrocrômicas; a melhoria do desempenho da janela inteligente é apenas um aplicativo que pode resultar. Sua abordagem também pode orientar a pesquisa aplicada em baterias, células de combustível, capacitores e sensores.

p "Graças ao trabalho de Colby, desenvolvemos uma nova maneira de estudar reações químicas em nanopartículas, e espero aproveitar esta nova ferramenta para estudar os processos subjacentes em uma ampla gama de tecnologias de energia importantes, "Sambur disse.