Immagina di stare di fronte a un muro di finestre, esaminando la vista. Senti qualcuno entrare nella stanza dietro di te. Ti giri. "Accoglienza, " dici. "Ecco il video che volevo mostrarti." Con la semplice pressione di un pulsante, la vista svanisce e le finestre si trasformano in uno schermo TV ad alta definizione.

No, il tuo amico non è James Bond, e tu non sei il prossimo Q. Comunque, anche mentre guardi il video, la tua finestra-TV sta facendo tanto per evitare la catastrofe globale come qualsiasi gadget di film di Bond ha mai fatto. Vedi, è anche un pannello solare, raccogliendo costantemente energia rinnovabile dal sole. Il problema del cambiamento climatico non è un tipico supercriminale cinematografico, ma è un problema più complicato di quello posto da Goldfinger. Peggio, gli sforzi dell'umanità per risolverlo con le tecnologie esistenti non stanno funzionando abbastanza velocemente.

Gli eroi che si lanciano in soccorso potrebbero essere una nuova tecnologia chiamata semiconduttori organici, un nuovo modo di realizzare materiali che conducono elettricità solo in determinate condizioni. La maggior parte dei semiconduttori nell'elettronica moderna sono fatti di cristallino, elementi che formano rocce come il silicio. semiconduttori organici, al contrario, sono costituiti principalmente da molecole a base di carbonio. Richiedono meno energia per essere realizzati rispetto ai semiconduttori convenzionali. Una cella fotovoltaica convenzionale, ad esempio, possono volerci anni per produrre l'energia necessaria per costruirlo; una cella fotovoltaica organica richiede solo mesi.

Però, forse la cosa più eccitante dei semiconduttori organici è che è possibile progettare molecole flessibili, leggero, colorato o completamente trasparente. Nel laboratorio in cui lavoro, progettiamo e testiamo nuove piccole molecole che hanno specifiche, proprietà mirate, come trasformare un semplice pannello trasparente in una finestra, schermo e pannello solare.

Catturare l'energia solare

Realizzare un pannello solare che sia anche una finestra richiede un po' di creatività:deve essere qualcosa che assorba la luce, per produrre elettricità, e lascia passare la luce, per consentire alle persone di vedere dentro e fuori.

Il nostro materiale sfrutta il fatto che una finestra deve trasmettere solo la luce visibile dall'uomo; nel mio laboratorio, possiamo creare molecole che assorbono solo la luce UV e infrarossa, lunghezze d'onda della luce che i nostri occhi non vedono. Queste sono parti dello spettro che non vogliamo davvero passare attraverso una finestra comunque. La luce UV ti dà una scottatura. E la luce a infrarossi è calda:filtrarla può far risparmiare sul consumo di energia e sui costi dell'aria condizionata. È vero che il nostro metodo non cattura assolutamente tutta l'energia della luce solare, ma è ok. La quantità di energia solare che raggiunge la Terra ogni ora è più di quella che tutta l'umanità usa in un anno.

Capovolgere il processo

I semiconduttori organici sono utili anche per realizzare monitor e display. Se ci pensi, uno schermo è fondamentalmente un pannello solare eseguito all'indietro. Genera luce da una corrente elettrica. Sia i pannelli solari che i display comportano conversioni tra luce ed elettricità. Proprio come possiamo progettare semiconduttori organici trasparenti, possiamo progettare molecole che emettono specifici colori di luce quando viene applicata una corrente elettrica.

Metti insieme una molecola che emette rosso, una molecola che emette blu, e una molecola che emette verde, e hai un diodo organico a emissione di luce. Queste sono la chiave per quelli che sono conosciuti nel mercato di TV e monitor come schermi OLED.

Per creare una finestra intelligente, avremmo bisogno di depositare due strati di semiconduttori organici – uno strato per generare elettricità dalla luce solare e un altro per emettere luce – su una teglia di materiale conduttore trasparente, come l'ossido di indio e stagno. Queste tecnologie esistono, ma non sono ancora disponibili per la vendita.

Mettere insieme i pezzi

La metà di questo dispositivo è già disponibile in commercio:gli OLED ad alta risoluzione ad alta efficienza energetica sono un grande successo sul mercato per i televisori di casa e ufficio.

Aziende che vendono pannelli solari organici, e persino finestre con pannelli solari organici, stanno solo andando avanti. Gli sforzi di ricerca in corso, come il mio, hanno lo scopo di ottimizzare le proprietà di questi materiali, aumentando la loro efficienza, e renderli più resistenti.

Man mano che miglioriamo i componenti, troveremo anche modi per integrare insieme celle solari a semiconduttore organico e display a semiconduttore organico. Potrebbero essere passati ancora qualche anno, ma c'è sicuramente un incentivo a farlo, con tante possibili applicazioni. Un'auto elettrica con finestrini intelligenti potrebbe raccogliere abbastanza energia solare per guidare l'auto da 10 a 15 miglia al giorno, abbastanza per un tipico pendolarismo. Le indicazioni stradali potrebbero apparire sul parabrezza, pure. Ovunque ci sia una finestra, sia in un grattacielo che in una casa mobile, potrebbe esserci una finestra intelligente, risparmio di spazio, risparmiando energia e facendo sentire gli occupanti come James Bond.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.