Unidad de Comunicación

Con el fin de buscar aplicaciones como ventanas inteligentes, investigadores del IFUNAM, liderados por Dwight R. Acosta, exploran las diversas propiedades de películas delgadas de pentóxido de vanadio (V₂O₅), un material cromogénico con diversas aplicaciones tecnológicas.

En su artículo, publicado en mayo de este año en la revista internacional Journal of Applied Physics, los autores explican que existen muchas investigaciones enfocadas en el estudio de las propiedades electro-crómicas (EC), termo-crómicas (TC) y foto-crómicas (FC) de diversos materiales. Tales materiales no tienen un color específico determinado, sin embargo, cambian de color dependiendo de factores externos como la temperatura (en el caso de los materiales TC), voltaje (en el caso de los EC), o luz (como los FC).

Las ventanas inteligentes son la principal aplicación de los materiales termocrómicos y electrocrómios. Fuente: allpe.wordpress.com

Lo que hicieron los investigadores fue explorar si ese era el caso del pentóxido de vanadio. Este material, ¿cambia de coloración si se le somete a luz o a altas temperaturas? Para estudiarlo, utilizaron entre otras técnicas, el método foto-acústico, desarrollado con base en el fenómeno que Alexandre Graham Bell descubrió hace aproximadamente unos 100 años. Bell notó que al emitir luz sobre una muestra de selenio, éste emitía una frecuencia que cambiaba dependiendo de la longitud de onda de la luz que incidía sobre él y de la intensidad de la misma.

De manera que sometieron distintas muestras de V₂O₅ a un láser de luz para estudiar los cambios estructurales que tienen con el aumento de temperatura e influencias energéticas. Las películas fueron depositadas simultáneamente en un sustrato de vidrio, para aplicarle un láser de granate, Itrio (elemento químico no. 39), y aluminio barnizado de neodimio, a 10 Hz con un pulso de siete nanosegundos.

“La energía que imprime el láser sobre la muestra es similar a que si le diéramos un martillazo, eso induce vibraciones en el cristalito y esas vibraciones van a depender de cómo es la estructura del material”. Las vibraciones no emiten sonido audible, no obstante, de ser amplificado, es posible que se escuche algo. “Lo que queremos encontrar es la respuesta del color ante la luz”, explica Acosta.

A través de la transmisión óptica se observó que a 250°C se exhibía un cambio insignificante. Sin embargo a partir de los 300 a los 500°C, la transmisión de frecuencia decrece alcanzando menos del 60% de región visible. Lo que significa que la película se vuelve más transparente.

Se comprobó que el pentóxido de vanadio como un material termo-crómico puede ser utilizado para recubrir todo tipo de vidrio, como los lentes con “transition” (que cambia a un color opaco en medida que aumente el brillo del sol), en las llamadas “tazas mágicas” (con el calor de la bebida, revelan una imagen), o como se busca en este caso, ventanas capaces de controlar la temperatura de las habitaciones, y como el color transparente se logra a muy altas temperaturas, también puede controlar la luz visible.

“Cuando es verano, por ejemplo, evitan que pase la radiación infrarroja, así el lugar no se calienta y no hay necesidad de encender el aire acondicionado. De igual forma si es invierno, evita que el infrarrojo salga del cuarto, manteniendo el ambiente cálido sin necesidad de encender el calefactor. También es posible darle otro ambiente de color a las habitaciones, para evitar que la luz lastime la vista o en su defecto, la luz se distribuya inadecuadamente” aclara el investigador.

Dwight Acosta declaró para noticias IFUNAM, que a pesar de que aún falta mucho por desarrollar, se tiene planeado seguir investigando esta relación al semiconductor-metal, que, aunque no es el único material con el que trabaja, es el más estable. A largo plazo, Acosta y su equipo planean elaborar películas en muestras más grandes para probar su funcionamiento como ventana inteligente.