In un recente articolo in Nano lettere , I ricercatori del CNST descrivono un nuovo ad alto contrasto, bassa tensione di esercizio, interruttore ottico elettrochimico che utilizza un volume di ordini di grandezza di colorante attivo inferiore a quello dei dispositivi elettrocromici convenzionali.
L'elettrocromismo si riferisce a un cambiamento reversibile nell'assorbimento ottico di un materiale sotto una tensione applicata. I materiali elettrocromici inorganici e organici sono utilizzati in display, finestre intelligenti, e specchietti retrovisori auto. Un cambiamento nell'assorbimento della luce in un tale materiale è causato da un cambiamento nello stato di ossidazione, e richiede che sia gli ioni che gli elettroni si diffondano attraverso il materiale. Diminuendo lo spessore del materiale si riduce il tempo di diffusione, rendendo l'interruttore elettrocromico più veloce, ma purtroppo riduce anche il contrasto.
I ricercatori del NIST e dell'Università del Maryland hanno coltivato cristalli del colorante elettrocromico blu di Prussia all'interno di una guida d'onda a nano fessure d'oro dove la luce si propaga come un polaritone plasmonico di superficie (SPP). Gli SPP sono oscillazioni collettive di carica accoppiate a un campo elettromagnetico esterno che si propagano lungo un'interfaccia tra un metallo e un dielettrico.
I nanocristalli coloranti, depositati sulle pareti laterali della fenditura mediante voltammetria ciclica, può essere commutato elettrochimicamente per fornire una variazione di trasmissione ≈ 96 % (in rosso) utilizzando tensioni di controllo inferiori a 1 V. L'elevato contrasto di commutazione è reso possibile dalla forte sovrapposizione spaziale tra gli SPP ei nanocristalli confinati all'interno della fessura. Il contrasto è anche rafforzato dal coefficiente di assorbimento inaspettatamente elevato dei nanocristalli blu di Prussia cresciuti su una superficie d'oro rispetto al materiale sfuso.
L'interruttore funziona in modo efficiente anche con una frazione di riempimento relativamente bassa di materiale attivo nella fessura (≈ 25 %), determinando un'ampia area di contatto con l'elettrolita. Poiché la luce si propaga in una direzione perpendicolare alla direzione del trasporto di carica tra l'elettrolita e lo strato di colorante ultrasottile all'interno della nano fenditura, il nuovo design dell'interruttore offre notevoli promesse per la creazione di dispositivi elettrocromici con velocità di commutazione record.
