En un artículo reciente en Nano letras , Los investigadores del CNST describen un nuevo alto contraste, baja tensión de funcionamiento, Interruptor óptico electroquímico que utiliza un volumen de colorante activo en órdenes de magnitud menor que el de los dispositivos electrocrómicos convencionales.
El electrocromismo se refiere a un cambio reversible en la absorción óptica de un material bajo un voltaje aplicado. Los materiales electrocrómicos inorgánicos y orgánicos se utilizan en pantallas, ventanas inteligentes, y espejos retrovisores de automóviles. Un cambio en la absorción de luz en un material de este tipo es causado por un cambio en el estado de oxidación, y requiere que tanto los iones como los electrones se difundan a través del material. Disminuir el espesor del material reduce el tiempo de difusión, hacer que el interruptor electrocrómico sea más rápido, pero lamentablemente también reduce el contraste.
Los investigadores del NIST y de la Universidad de Maryland han cultivado cristales del tinte electrocrómico Prussian Blue dentro de una guía de ondas dorada con nano-iluminación donde la luz se propaga como un polaritón de plasmón de superficie (SPP). Los SPP son oscilaciones de carga colectiva acopladas a un campo electromagnético externo que se propaga a lo largo de una interfaz entre un metal y un dieléctrico.
Los nanocristales de tinte, depositado en las paredes laterales de la hendidura por voltamperometría cíclica, se puede conmutar electroquímicamente para proporcionar un cambio de transmisión ≈ 96% (en rojo) usando voltajes de control menores a 1 V. El alto contraste de conmutación es habilitado por la fuerte superposición espacial entre los SPP y los nanocristales confinados dentro de la rendija. El contraste también se ve reforzado por el coeficiente de absorción inesperadamente alto de los nanocristales de azul de Prusia que crecen sobre una superficie dorada en comparación con el material a granel.
El interruptor funciona de manera eficiente incluso con una fracción de relleno relativamente baja de material activo en la ranura (≈ 25%), conduciendo a una gran área de contacto con el electrolito. Debido a que la luz se propaga en una dirección perpendicular a la dirección del transporte de carga entre el electrolito y la capa de tinte ultrafina dentro de la nanoiluminación, el nuevo diseño del interruptor ofrece una promesa significativa para la creación de dispositivos electrocrómicos con velocidades de conmutación récord.
