Il vetro organico non è lo stesso del vetro delle finestre:il vetro organico contiene carbonio in una struttura che può facilmente deformarsi a causa della luce solare. Lo schema in alto mostra un confronto di due serie di film di vetro organico preparati con due metodi e poi esposti alla luce, con conseguente cambiamento di colore dopo tempi prolungati. Dal lato giusto, la pellicola preparata dal raffreddamento di un liquido (detto vetro ordinario, OG) cambia facilmente colore quando esposto alla luce (o fotoreagisce). Sul lato sinistro, il film preparato mediante deposizione da vapore ha una struttura molecolare densamente compatta (chiamata vetro stabile, SG) che impedisce la fotoreazione e quindi la degradazione. La ragione del cambiamento di colore è illustrata nello schema in basso che mostra che la struttura molecolare cambia in risposta alla luce. Credito:Mark Ediger e Yue Qiu
Per i materiali nelle celle solari, telefono cellulare, e altri dispositivi, il materiale non deve cambiare in modo indesiderato se esposto alla luce solare. Gli scienziati hanno determinato il comportamento di due vetri con la stessa composizione ma con processi di fabbricazione diversi quando esposti alla luce. Ogni bicchiere aveva una composizione chimica a base di carbonio. Vetro organico depositato a vapore, dove i costituenti venivano vaporizzati e combinati mentre venivano depositati su una superficie per formare un vetro, era sostanzialmente più stabile del normale vetro organico. In vetro ordinario, le sostanze chimiche sono state fuse insieme e raffreddate. Le molecole nel vetro depositato dal vapore erano più densamente impacchettate rispetto al vetro raffreddato a liquido.
Il vetro a base di carbonio viene utilizzato in alcuni dispositivi elettronici come telefoni cellulari o schermi televisivi. Viene anche utilizzato nelle celle solari e in altri dispositivi fotovoltaici. Spesso, però, il vetro si degrada se esposto alla luce. La nuova comprensione del team di ciò che crea la fotostabilità nel vetro contribuirà a migliorare la longevità di tali dispositivi.
Una proprietà fondamentale di qualsiasi materiale utilizzato nelle celle solari, telefono cellulare, o altri dispositivi elettronici esposti alla luce solare è fotostabilità, una misura di come un materiale resiste ai cambiamenti nelle proprietà e nella struttura molecolare quando esposto alla luce. Un team di scienziati ha preparato il vetro organico mediante deposizione di vapore, che imballa densamente le molecole costituenti. Hanno valutato la fotostabilità attraverso i cambiamenti nella densità e nell'orientamento molecolare dei film sottili vetrosi dopo l'esposizione alla luce. Hanno scoperto che la deposizione di vapore aumenta sostanzialmente la fotostabilità, di un fattore 50, rispetto al vetro raffreddato a liquido all'avanguardia nel sistema modello, un derivato azobenzenico.
Sebbene sia noto che l'impaccamento di molecole più vicine tra loro migliora la fotostabilità nei materiali cristallini, questa è la prima volta che i ricercatori hanno visto un aumento sostanziale di tale stabilità in materiali non cristallini, vetro amorfo. Hanno dimostrato che la fotostabilità era correlata alla densità del vetro per aumenti di densità fino all'1,3%. Hanno eseguito simulazioni molecolari, che imitano la preparazione del vetro e le reazioni tra le strutture molecolari. Le simulazioni hanno indicato che il vetro con una densità maggiore ha una fotostabilità notevolmente aumentata. La nuova comprensione di come ottenere una maggiore fotostabilità potrebbe aiutare a progettare una migliore elettronica per display e dispositivi fotovoltaici con una durata maggiore.
