Et elektrisk ladet glasdisplay skifter jævnt mellem et spektrum af farver

Forskere har udviklet en gennemsigtig glasskærm med et højt hvidt lyskontrastforhold, der jævnt skifter mellem et bredt spektrum af farver, når det er elektrisk ladet. Teknologien, fra forskere ved Jilin University i Changchun, Kina, overvinder begrænsninger af eksisterende elektrokrome enheder ved at udnytte interaktioner mellem metalioner og ligander, åbner døren for adskillige fremtidige anvendelser. Værket udkommer 10. marts i bladet Chem .

"Vi mener, at metoden bag denne gennemsigtighed, ikke-emitterende visning kan fremskynde udviklingen af ​​gennemsigtig, øjenvenlige skærme med forbedret læsbarhed til lyse arbejdsforhold, " siger Yu-Mo Zhang, en lektor i kemi ved Jilin University og en forfatter på undersøgelsen. "Som en uundgåelig skærmteknologi i den nærmeste fremtid, ikke-emitterende gennemsigtige skærme vil være allestedsnærværende og uerstattelige som en del af tingenes internet, hvor fysiske objekter er forbundet gennem software."

Med påføring af spænding, elektrokrome skærme tilbyder en platform, hvor lysets egenskaber kan manipuleres kontinuerligt og reversibelt. Disse enheder er blevet foreslået til brug i Windows, energibesparende elektroniske prisskilte, prangende reklametavler, bakspejle, augmented virtual reality, og endda kunstige iris. Imidlertid, nuværende modeller kommer med begrænsninger - de har tendens til at have lave kontrastforhold, især til hvidt lys, dårlig stabilitet, og begrænsede farvevariationer, som alle har forhindret elektrokrome skærme i at nå deres teknologiske potentiale.

For at overvinde disse mangler, Yuyang Wang og kolleger udviklede en simpel kemisk tilgang, hvor metalioner inducerer en lang række omskiftelige farvestoffer til at antage bestemte strukturer, stabiliser dem derefter, når de har nået de ønskede konfigurationer. For at udløse en farveændring, det elektriske felt påføres simpelthen for at skifte metalionernes valenser, danner nye bindinger mellem metalionerne og molekylære switches.

"Til forskel fra de traditionelle elektrokrome materialer, hvis farveskiftende motiver og redoxmotiver er placeret på samme sted, dette nye materiale er et indirekte redox-farveskiftende system sammensat af omskiftelige farvestoffer og multivalente metalioner, " siger Zhang.

For at teste denne tilgang, forskerne fremstillede en elektrokrom enhed ved at injicere et materiale indeholdende metalsalte, farvestoffer, elektrolytter, og opløsningsmiddel i en klemt enhed med to elektroder og klæbemiddel som afstandsstykke. Næste, de udførte et batteri af lysspektrum og elektrokemiske tests, at finde, at enhederne effektivt kunne opnå cyan, magenta, gul, rød, grøn, sort, lyserød, lilla, og grå-sorte skærme, samtidig med at der opretholdes et højt kontrastforhold. Prototypen skiftede også problemfrit fra en farveløs, transparent skærm til sort - den mest nyttige farve til kommercielle applikationer - med høj farveeffektivitet, lav transmittansændringsspænding, og et hvidt lyskontrastforhold, der ville være velegnet til ægte gennemsigtige skærme.

"Den lave pris og enkle forberedelsesproces for denne glasenhed vil også gavne dens skalerbare produktion og kommercielle applikationer, " bemærker Zhang.

Næste, forskerne planlægger at optimere skærmens ydeevne, så den hurtigt kan opfylde kravene til avancerede skærme til applikationer i den virkelige verden. Derudover for at undgå lækage fra dets flydende komponenter, de planlægger at udvikle forbedrede fremstillingsteknologier, der kan producere solide eller halvfaste elektrokrome enheder.

"Vi håber, at flere og flere visionære forskere og ingeniører samarbejder med hinanden for at optimere de elektrokrome skærme og fremme deres kommercialisering, " siger Zhang.