Wetenschappers hebben een doorzichtig glazen display ontwikkeld met een hoge contrastverhouding van wit licht die bij elektrische lading vloeiend overgaat tussen een breed spectrum aan kleuren. De technologie, van onderzoekers van de Jilin University in Changchun, China, overwint beperkingen van bestaande elektrochrome apparaten door gebruik te maken van interacties tussen metaalionen en liganden, de deur openen voor tal van toekomstige toepassingen. Het werk verschijnt 10 maart in het journaal Chemo .

"Wij geloven dat de methode achter deze doorzichtige, niet-emitterende weergave kan de ontwikkeling van transparante, oogvriendelijke displays met verbeterde leesbaarheid voor heldere werkomstandigheden, " zegt Yu-Mo Zhang, een universitair hoofddocent scheikunde aan de Jilin University en een auteur van de studie. "Als een onvermijdelijke weergavetechnologie in de nabije toekomst, niet-emitterende doorzichtige schermen zullen alomtegenwoordig en onvervangbaar zijn als onderdeel van het internet der dingen, waarin fysieke objecten via software met elkaar verbonden zijn."

Met de toepassing van spanning, elektrochrome displays bieden een platform waarin de eigenschappen van licht continu en omkeerbaar kunnen worden gemanipuleerd. Deze apparaten zijn voorgesteld voor gebruik in ramen, energiebesparende elektronische prijskaartjes, flitsende reclameborden, achteruitkijkspiegels, augmented virtual reality, en zelfs kunstmatige irissen. Echter, huidige modellen hebben beperkingen:ze hebben meestal lage contrastverhoudingen, speciaal voor wit licht, slechte stabiliteit, en beperkte kleurvariaties, die allemaal hebben verhinderd dat elektrochrome beeldschermen hun technologische potentieel bereikten.

Om deze tekortkomingen te verhelpen, Yuyang Wang en collega's ontwikkelden een eenvoudige chemische benadering waarbij metaalionen een grote verscheidenheid aan schakelbare kleurstoffen induceren om bepaalde structuren aan te nemen, stabiliseer ze vervolgens zodra ze de gewenste configuraties hebben bereikt. Om een ​​kleurverandering te activeren, het elektrische veld wordt eenvoudigweg toegepast om de valenties van de metaalionen te veranderen, vormen nieuwe bindingen tussen de metaalionen en moleculaire schakelaars.

"Anders dan de traditionele elektrochrome materialen, waarvan de kleurveranderende motieven en redox-motieven zich op dezelfde plaats bevinden, dit nieuwe materiaal is een indirect-redox-kleurveranderend systeem bestaande uit schakelbare kleurstoffen en multivalente metaalionen, " zegt Zhang.

Om deze aanpak te testen, de onderzoekers fabriceerden een elektrochroom apparaat door een materiaal te injecteren dat metaalzouten bevat, kleurstoffen, elektrolyten, en oplosmiddel in een ingeklemd apparaat met twee elektroden en lijm als afstandhouder. Volgende, ze voerden een reeks lichtspectrum- en elektrochemische tests uit, vinden dat de apparaten effectief cyaan kunnen bereiken, magenta, geel, rood, groente, zwart, roze, paars, en grijszwarte displays, met behoud van een hoge contrastverhouding. Het prototype schakelde ook naadloos over van een kleurloze, transparant display naar zwart - de meest bruikbare kleur voor commerciële toepassingen - met een hoge kleurefficiëntie, lage doorlaatbaarheidsveranderingsspanning, en een contrastverhouding voor wit licht die geschikt zou zijn voor echte transparante displays.

"De lage kosten en het eenvoudige voorbereidingsproces van dit glazen apparaat zullen ook de schaalbare productie en commerciële toepassingen ten goede komen, " merkt Zhang op.

Volgende, de onderzoekers zijn van plan de prestaties van het beeldscherm te optimaliseren, zodat het snel kan voldoen aan de eisen van hoogwaardige beeldschermen voor toepassingen in de echte wereld. Aanvullend, om lekkage van de vloeibare componenten te voorkomen, ze zijn van plan verbeterde fabricagetechnologieën te ontwikkelen die solide of halfvaste elektrochrome apparaten kunnen produceren.

"We hopen dat steeds meer visionaire onderzoekers en ingenieurs met elkaar samenwerken om de elektrochrome displays te optimaliseren en hun commercialisering te promoten, " zegt Zhang.