In een recent artikel in Nano-letters , CNST-onderzoekers beschrijven een nieuw contrastrijk, lage bedrijfsspanning, elektrochemische optische schakelaar die een hoeveelheid actieve kleurstoforden van grootte gebruikt die kleiner zijn dan die van conventionele elektrochrome apparaten.

Elektrochromisme verwijst naar een omkeerbare verandering in de optische absorptie van een materiaal onder een aangelegde spanning. Anorganische en organische elektrochrome materialen worden gebruikt in displays, slimme ramen, en auto achteruitkijkspiegels. Een verandering in lichtabsorptie in een dergelijk materiaal wordt veroorzaakt door een verandering in de oxidatietoestand, en vereist dat zowel ionen als elektronen door het materiaal diffunderen. Het verminderen van de dikte van het materiaal vermindert de diffusietijd, waardoor de elektrochrome schakelaar sneller, maar vermindert helaas ook het contrast.

De onderzoekers van het NIST en de Universiteit van Maryland hebben kristallen van de elektrochrome kleurstof Pruisisch blauw gekweekt in een gouden nanospleetgolfgeleider waar licht zich voortplant als een oppervlakteplasmonpolariton (SPP). SPP's zijn collectieve ladingsoscillaties gekoppeld aan een extern elektromagnetisch veld die zich voortplanten langs een grensvlak tussen een metaal en een diëlektricum.

De kleurstof nanokristallen, afgezet op de zijwanden van de spleet door cyclische voltammetrie, kan elektrochemisch worden geschakeld om een ​​transmissieverandering van ≈ 96 % (in het rood) te leveren met stuurspanningen van minder dan 1 V. Het hoge schakelcontrast wordt mogelijk gemaakt door de sterke ruimtelijke overlap tussen de SPP's en de nanokristallen die in de spleet zijn opgesloten. Het contrast wordt ook versterkt door de onverwacht hoge absorptiecoëfficiënt van Pruisisch blauwe nanokristallen die op een gouden oppervlak zijn gegroeid in vergelijking met bulkmateriaal.

De schakelaar werkt efficiënt, zelfs met een relatief lage vulfractie van actief materiaal in de spleet (≈ 25 %), wat leidt tot een groot contactoppervlak met de elektrolyt. Omdat het licht zich voortplant in een richting loodrecht op de richting van het ladingstransport tussen de elektrolyt en de ultradunne kleurstoflaag in de nanospleet, het nieuwe schakelaarontwerp belooft veel voor het maken van elektrochrome apparaten met recordschakelsnelheden.