Gli scienziati hanno sviluppato un display in vetro trasparente con un elevato rapporto di contrasto della luce bianca che passa dolcemente tra un ampio spettro di colori quando viene caricato elettricamente. La tecnologia, dai ricercatori della Jilin University di Changchun, Cina, supera i limiti dei dispositivi elettrocromici esistenti sfruttando le interazioni tra ioni metallici e ligandi, aprendo le porte a numerose applicazioni future. L'opera appare il 10 marzo sulla rivista chimica .

"Crediamo che il metodo alla base di questa trasparenza, display non emissivo può accelerare lo sviluppo di trasparenti, display amichevoli con leggibilità migliorata per condizioni di lavoro luminose, " dice Yu-Mo Zhang, professore associato di chimica alla Jilin University e autore dello studio. "Come tecnologia di visualizzazione inevitabile nel prossimo futuro, i display trasparenti non emissivi saranno onnipresenti e insostituibili come parte dell'Internet of Things, in cui gli oggetti fisici sono interconnessi tramite software."

Con l'applicazione della tensione, i display elettrocromici offrono una piattaforma in cui le proprietà della luce possono essere manipolate in modo continuo e reversibile. Questi dispositivi sono stati proposti per l'uso in finestre, cartellini dei prezzi elettronici a risparmio energetico, cartelloni sgargianti, specchietti retrovisori, realtà virtuale aumentata, e persino iridi artificiali. Però, i modelli attuali hanno delle limitazioni:tendono ad avere rapporti di contrasto bassi, soprattutto per la luce bianca, scarsa stabilità, e limitate variazioni di colore, tutto ciò ha impedito ai display elettrocromici di raggiungere il loro potenziale tecnologico.

Per superare queste carenze, Yuyang Wang e colleghi hanno sviluppato un semplice approccio chimico in cui gli ioni metallici inducono un'ampia varietà di coloranti commutabili ad assumere strutture particolari, quindi stabilizzarli una volta raggiunte le configurazioni desiderate. Per attivare un cambio di colore, il campo elettrico viene semplicemente applicato per commutare le valenze degli ioni metallici, formazione di nuovi legami tra gli ioni metallici e gli interruttori molecolari.

"A differenza dei tradizionali materiali elettrocromici, i cui motivi cangianti e redox si trovano nello stesso sito, questo nuovo materiale è un sistema redox indiretto che cambia colore composto da coloranti commutabili e ioni metallici multivalenti, "dice Zhang.

Per testare questo approccio, i ricercatori hanno fabbricato un dispositivo elettrocromico iniettando un materiale contenente sali metallici, coloranti, elettroliti, e solvente in un dispositivo a sandwich con due elettrodi e adesivo come distanziatore. Prossimo, hanno eseguito una batteria di spettro luminoso e test elettrochimici, scoprendo che i dispositivi potrebbero effettivamente raggiungere il ciano, magenta, giallo, rosso, verde, Nero, rosa, viola, e display grigio-nero, mantenendo un elevato rapporto di contrasto. Il prototipo è anche passato senza soluzione di continuità da un colore incolore, display trasparente al nero, il colore più utile per le applicazioni commerciali, con un'elevata efficienza di colorazione, bassa tensione di variazione della trasmittanza, e un rapporto di contrasto della luce bianca che sarebbe adatto per veri display trasparenti.

"Il basso costo e il semplice processo di preparazione di questo dispositivo in vetro andranno a beneficio anche della sua produzione scalabile e delle applicazioni commerciali, " nota Zhang.

Prossimo, i ricercatori hanno in programma di ottimizzare le prestazioni del display in modo che possa soddisfare rapidamente i requisiti dei display di fascia alta per le applicazioni del mondo reale. Inoltre, per evitare perdite dai suoi componenti liquidi, hanno in programma di sviluppare tecnologie di fabbricazione migliorate in grado di produrre dispositivi elettrocromici solidi o semisolidi.

"Speriamo che sempre più ricercatori e ingegneri visionari collaborino tra loro per ottimizzare i display elettrocromici e promuoverne la commercializzazione, "dice Zhang.