El vidrio orgánico no es lo mismo que el vidrio de las ventanas:el vidrio orgánico contiene carbono en una estructura que puede deformarse fácilmente debido a la luz solar. El esquema superior muestra una comparación de dos juegos de películas de vidrio orgánico preparadas por dos métodos y luego expuestas a la luz. resultando en cambios de color después de un tiempo prolongado. En el lado derecho, la película preparada por el enfriamiento de un líquido (llamado vidrio ordinario, OG) cambia fácilmente de color cuando se expone a la luz (o fotorreacciones). En el lado izquierdo, la película preparada por deposición de vapor tiene una estructura molecular densamente empaquetada (llamada vidrio estable, SG) que previene la fotorreacción y por tanto la degradación. El motivo del cambio de color se muestra en el esquema inferior que muestra que la estructura molecular cambia en respuesta a la luz. Crédito:Mark Ediger y Yue Qiu
Para materiales en células solares, celulares, y otros dispositivos, el material no debe cambiar de manera indeseable cuando se expone a la luz solar. Los científicos determinaron cómo se comportaban dos vasos con la misma composición pero diferentes procesos de fabricación cuando se exponían a la luz. Cada vaso tenía una composición química a base de carbono. Vidrio orgánico depositado por vapor, donde los componentes se vaporizaron y combinaron a medida que se depositaban en una superficie para formar un vidrio, era sustancialmente más estable que el vidrio orgánico ordinario. En vidrio ordinario, los productos químicos se fundieron y se enfriaron. Las moléculas en el vidrio depositado al vapor estaban empaquetadas más densamente que el vidrio enfriado por líquido.
El vidrio a base de carbono se usa en ciertos productos electrónicos, como teléfonos celulares o pantallas de televisión. También se utiliza en células solares y otros dispositivos fotovoltaicos. A menudo, sin embargo, el vidrio se degrada cuando se expone a la luz. La nueva comprensión del equipo de lo que crea la fotoestabilidad en el vidrio ayudará a mejorar la longevidad de tales dispositivos.
Una propiedad crítica de cualquier material utilizado en células solares, celulares, u otros dispositivos electrónicos que están expuestos a la luz solar es la fotoestabilidad, una medida de cómo un material resiste los cambios en las propiedades y la estructura molecular cuando se expone a la luz. Un equipo de científicos preparó vidrio orgánico mediante deposición de vapor, que empaqueta densamente las moléculas constituyentes. Evaluaron la fotoestabilidad a través de cambios en la densidad y la orientación molecular de películas delgadas vidriosas después de la exposición a la luz. Descubrieron que la deposición de vapor aumenta sustancialmente la fotoestabilidad, en un factor de 50, en relación con el vidrio refrigerado por líquido de última generación en el sistema modelo. un derivado de azobenceno.
Aunque se sabe que empacar las moléculas más juntas mejora la fotoestabilidad en materiales cristalinos, esta es la primera vez que los investigadores vieron un aumento sustancial en dicha estabilidad en no cristalinos, vidrio amorfo. Demostraron que la fotoestabilidad se correlacionaba con la densidad del vidrio para aumentos de densidad de hasta un 1,3 por ciento. Realizaron simulaciones moleculares, que imitan la preparación de vidrio y las reacciones entre estructuras moleculares. Las simulaciones indicaron que el vidrio con mayor densidad ha aumentado sustancialmente la fotoestabilidad. La nueva comprensión de cómo lograr una fotoestabilidad mejorada podría ayudar a diseñar mejores componentes electrónicos para pantallas y dispositivos fotovoltaicos con una vida útil más larga.
