Bahan elektrokromik baru dapat dengan cepat berubah warna melalui aliran listrik

Perubahan warna pada bahan elektrokromik. Kredit: © Vera Hiendl, e-conversion / LMU

Kaca pintar dapat berubah warna dengan cepat menggunakan listrik. Bahan baru yang dikembangkan oleh ahli kimia LMU telah mencetak rekor kecepatan untuk perubahan ini.

Di jalan pada malam hari. Hujan, lampu mobil di belakang buta. Apa nyamannya memiliki kaca spion dengan peredupan otomatis dalam kasus ini? Secara teknis, ekstra yang berguna ini didasarkan pada bahan elektrokromik. Ketika tegangan diterapkan, penyerapan cahaya dan warnanya berubah. Dikendalikan oleh sensor cahaya, kaca spion dapat menyaring cahaya yang menyilaukan.

Baru-baru ini, para ahli menemukan bahwa, selain bahan elektrokromik anorganik yang sudah mapan, generasi baru struktur kisi yang sangat teratur juga dapat dilengkapi dengan kemampuan ini: yang disebut kerangka organik kovalen, disingkat COF. Mereka terdiri dari blok organik produksi sintetis yang, dalam kombinasi yang sesuai, membentuk jaringan kristal dan nanopori. Di sini, perubahan warna dapat dipicu oleh tegangan listrik yang diterapkan yang menyebabkan oksidasi atau reduksi material.

Prinsip konstruksi modular

Tim LMU yang dipimpin oleh Thomas Bein (Kimia Fisik, LMU Munich, pembicara klaster keunggulan konversi elektronik) kini telah mengembangkan struktur COF yang kecepatan peralihan dan efisiensi pewarnaannya berkali-kali lipat lebih tinggi daripada senyawa anorganik. COF menarik karena sifat materialnya dapat diatur dalam kisaran yang luas dengan memodifikasi blok molekulnya. Ilmuwan di LMU Munich dan Universitas Cambridge memanfaatkan ini untuk merancang COF yang ideal untuk tujuan mereka.

“Kami menggunakan prinsip konstruksi modular COF dan merancang blok penyusun yang ideal untuk tujuan kami dengan molekul thienoisoindigo tertentu,” kata Derya Bessinger, penulis pertama dan mahasiswa doktoral di grup Thomas Bein. Dimasukkan ke dalam COF, komponen baru menunjukkan sejauh mana ia dapat meningkatkan sifat COF. “Misalnya, dengan material baru, kami tidak hanya dapat menyerap sinar UV dengan panjang gelombang yang lebih pendek atau bagian kecil dari spektrum yang terlihat, tetapi kami juga dapat mencapai fotoaktivitas di wilayah spektrum inframerah-dekat,” katanya.

Pada saat yang sama, struktur COF baru jauh lebih sensitif terhadap oksidasi elektrokimia. Ini berarti bahwa bahkan tegangan yang diterapkan rendah sudah cukup untuk menyebabkan perubahan warna COF, yang juga dapat dibalik sepenuhnya. Selain itu, ini terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi: waktu respons untuk perubahan warna yang lengkap dan berbeda melalui oksidasi adalah sekitar 0,38 detik, sedangkan reduksi ke keadaan awal hanya membutuhkan waktu sekitar 0,2 detik. Hal ini membuat kerangka organik elektrokromik dari peralatan konversi elektronik menjadi yang tercepat dan paling efisien di dunia.

Stabilitas yang sangat tinggi dalam pengujian jangka panjang

Secara khusus, dua hal yang bertanggung jawab atas kecepatan tinggi: struktur konduktif COF memungkinkan pengangkutan elektron yang cepat ke jaringan. Dan berkat ukuran pori yang dioptimalkan, larutan elektrolitik di sekitarnya dapat dengan cepat menjangkau setiap sudut. Ini penting karena muatan positif yang dihasilkan dalam struktur COF teroksidasi harus segera dikompensasi oleh ion elektrolit negatif. Last but not least, produk para ilmuwan Munich yang merupakan bagian dari cluster of excellence dalam electronic conversion memiliki stabilitas yang sangat tinggi. Pengujian jangka panjang menunjukkan bahwa bahan tersebut mampu mempertahankan kinerjanya bahkan setelah 200 siklus reduksi oksidasi.

Dengan temuan mendasar ini, publikasi memajukan pengembangan kelas baru pelapis elektrokromik berkinerja tinggi. Permintaan yang jelas untuk ini ditunjukkan dalam aplikasi “kaca pintar” saat ini seperti pelindung matahari yang dapat diganti dan jendela perlindungan privasi untuk seluruh fasad bangunan.

Referensi: “Kerangka Kerja Organik Kovalen Elektrokromik Pengalihan Cepat” oleh Derya Bessinger, Katharina Muggli, Michael Beetz, Florian Auras dan Thomas Bein, 16 Maret 2021, Jurnal American Chemical Society.
DOI: 10.1021 / jacs.0c12392

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

36 galaksi kerdil secara bersamaan memiliki “baby boom” bintang baru

Penemuan tak terduga Rutgers menantang teori modern tentang bagaimana galaksi tumbuh, dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta. Penulis: Universitas Rutgers-New Brunswick Sungguh...

Banyak pasien dengan COVID-19 menghasilkan respons imun yang menyerang jaringan dan organ mereka sendiri.

Sebuah studi yang dipimpin oleh University of Birmingham, yang didanai oleh Konsorsium Imunologi Coronavirus Inggris, menemukan bahwa banyak pasien dengan COVID-19 menimbulkan respons kekebalan...

Sains mudah dibuat: apa itu neutrino steril?

Neutrino steril adalah jenis neutrino khusus yang telah diusulkan untuk menjelaskan beberapa hasil eksperimen yang tidak terduga, tetapi belum ditemukan secara pasti. Para...

Kekeringan jangka panjang mengambil alih AS bagian barat – Tanah dan tanaman berjatuhan

5 Juni 2021 Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda sebagian besar wilayah Amerika Serikat dari Pegunungan Rocky hingga Pantai Pasifik. Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda...

Energi matahari dan angin dapat meredakan konflik di sekitar bendungan Renaisans Ethiopia di timur laut Afrika

Megaplatinum terletak di Ethiopia, dekat perbatasan dengan Sudan. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Penulis: © Google Sebuah studi baru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.