Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han presentado un material de recubrimiento de nanocristales semiconductores capaz de controlar el calor del sol sin dejar de ser transparente. Basado en materiales electrocrómicos, que utilizan una descarga eléctrica para teñir una ventana transparente, esta tecnología innovadora es la primera en controlar selectivamente la cantidad de radiación infrarroja cercana. Esta radiación que conduce al calentamiento, pasa a través de la película sin afectar su transmitancia visible. Un sistema tan dinámico podría agregar una dimensión crítica de ahorro de energía a los revestimientos de "ventanas inteligentes".

“Tener un material electrocrómico transparente que pueda cambiar su transmitancia en la porción infrarroja de la luz solar no tiene precedentes, "Dice Delia Milliron, director de la instalación de nanoestructuras inorgánicas de la fundición molecular de Berkeley Lab, quien dirigió esta investigación. "Además, la eficiencia de coloración de nuestro material, una cifra de mérito que describe la cantidad de corriente necesaria para que funcione, es sustancialmente más alta que la de los materiales electrocrómicos estándar, lo que significa que también es muy eficiente ".

Los revestimientos de ventanas dinámicos podrían traducirse en importantes ahorros de energía en los edificios, que representan más del 40 por ciento de las emisiones de carbono en los Estados Unidos. Según estudios realizados en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, Los revestimientos de ventanas inteligentes podrían compensar el uso de sistemas de iluminación y control de clima hasta en un 49 por ciento para el aire acondicionado y en un 51 por ciento para la iluminación.

“Las ventanas electrocrómicas tradicionales no pueden controlar selectivamente la cantidad de luz visible e infrarroja cercana que se transmite a través de la película. Cuando se opera, estas ventanas pueden bloquear ambas regiones de luz o dejarlas entrar simultáneamente, ”Dice Guillermo García, investigador estudiante de posgrado en la Fundición. “Este trabajo representa un trampolín hacia la ventana inteligente ideal, que podría elegir selectivamente qué región de luz solar se necesita para optimizar la temperatura dentro de un edificio ".

Para generar este nuevo recubrimiento, el equipo desarrolló una película de nanocristales de óxido de indio y estaño dopado eléctricamente, un semiconductor transparente que se utiliza normalmente como revestimiento conductor para televisores de pantalla plana. Manipulando los electrones dentro de esta película semiconductora, podían sintonizar las oscilaciones colectivas de estos electrones, un fenómeno llamado plasmónicos, en el rango de frecuencia del infrarrojo cercano.

“Nuestra capacidad para aprovechar los plasmones en semiconductores dopados con una respuesta de conmutación muy sensible en la región del infrarrojo cercano también trae a la mente aplicaciones en telecomunicaciones, ”Agrega Milliron. "También hemos incorporado esta síntesis a WANDA, nuestro robot de nanocristales, lo que significa que podremos proporcionar materiales para una amplia variedad de proyectos de usuarios. "

“Este trabajo amplía la versatilidad de los dispositivos electrocrómicos, abriendo una variedad de nuevas aplicaciones en control solar y térmico, ”Dice el coautor Thomas Richardson, científico del personal de la División de Tecnologías Energéticas y Ambientales de Berkeley Lab. "El mecanismo innovador con alta eficiencia de coloración ofrece la esperanza de mejorar los rangos de conmutación y durabilidad a largo plazo".

García es el autor principal y Milliron el autor correspondiente de un artículo que informa sobre esta investigación en la revista. Nano letras . El artículo se titula "Modular dinámicamente la resonancia del plasmón superficial de nanocristales semiconductores dopados". Coautor del artículo con García, Milliron y Richardson eran Raffaella Buonsanti, Evan Runnerstrom, Rueben Mendelsberg, Anna Llordes y Andre Anders.