Ciencia
Ventana inteligente YT

Una nueva ventana inteligente es capaz de regular la luz, convierte la radiación solar en calor y prácticamente elimina la bacteria E. coli que vive en el cristal.

En el futuro, tales ventanas inteligentes estériles se pueden usar en aviones, hospitales, transporte público y otras áreas, según sus creadores, dirigidos por Yan-Yan Song en Northeastern University en Shenyang, China, y Xing-Hua Xia en la Universidad de Nanjing en Nanjing, China. Su estudio se publica en ACS Nano.

Como explican los investigadores, integrar múltiples funciones en una sola ventana inteligente presenta un desafío, ya que cada función típicamente requiere una composición de material diferente.

Por ejemplo, uno de los materiales más ampliamente utilizados para ventanas inteligentes que controlan la transmisión de luz visible es WO3 (trióxido de tungsteno). Como material electrocrómico, el WO3 puede cambiar reversiblemente su transmitancia óptica en respuesta a la carga y descarga electroquímica.

Por otro lado, las ventanas inteligentes que convierten la radiación solar infrarroja cercana en calor típicamente involucran nanopartículas metálicas. Además, una amplia gama de materiales tiene propiedades antimicrobianas, sobre todo cobre. Hasta ahora, sin embargo, la combinación de todas estas propiedades en un solo material ha seguido siendo un desafío.

En el nuevo estudio, los investigadores diseñaron una película electrocrómica-fototérmica compuesta de 3D WO3 en una estructura similar a un panal incrustado con nanopartículas de oro y nanobarras. Mientras que el WO3 controla la cantidad de luz visible que pasa a través de la ventana, las nanoestructuras doradas convierten la luz solar entrante en energía térmica para calentar el interior del edificio.

"Esta es una nueva estrategia que logra una conversión fototérmica excelente a través de la optimización de ganancia solar en películas electrocrómicas y, lo que es más importante, la eficiencia fototérmica es ajustable durante la transmisión óptica", dijo Xia a Phys.org.

Los investigadores demostraron que la ventana puede cambiar de completamente transparente a negro oscuro en minutos. Además, mostraron que un láser de infrarrojo cercano aumenta la temperatura de la ventana en 24 ° C en aproximadamente cinco minutos.

Para investigar las propiedades antimicrobianas de la ventana, los investigadores la trataron con E. coli y la irradiaron con un láser infrarrojo cercano. Descubrieron que el efecto bactericida era más fuerte cuando la ventana estaba en su estado oscuro, en el que podía eliminar prácticamente todas las bacterias. Por el contrario, el efecto fue mucho más débil para las ventanas en el estado transparente, así como las hechas solo de WO3 o solo nanoestructuras de oro, en lugar de los dos materiales combinados. Los resultados sugieren que la mayoría de los efectos bactericidas se deben a las propiedades fototérmicas de la ventana.

"La ventana inteligente estéril sería particularmente útil en aviones, en zonas de alta latitud, y también en hospitales", dijo Xia. "Debería ser multifuncional, por ejemplo, controlar dinámicamente la transmisión de luz visible, ajustar la conversión de calor de la radiación solar infrarroja cercana y reducir los ataques de microorganismos".