Un team di ricercatori del MIT ha messo a punto un nuovo modo di realizzare finestre che possono passare da trasparenti a scure. Finestre di questo tipo potrebbero essere in grado di bloccare la luce solare nei momenti più caldi della giornata e, di conseguenza, ridurre i costi legati al condizionamento degli ambienti.
Se da un punto di vista tecnico non si tratta della prima soluzione per rendere opaco un vetro, quanto creato a Boston offre vantaggi importanti, perché combina tempi di risposta rapidi e un limitato dispendio di energia. A differenza di altri materiali, infatti, la soluzione richiede energia solo quando deve cambiare stato e non per il suo mantenimento.
Alla base di tutto ci sono materiali detti "elettrocromici", capaci di cambiare colore e trasparenza in risposta a una tensione applicata. Si tratta di materiali molto diversi da quelli fotocromici, come quelli che si trovano in alcuni occhiali che diventano gradualmente più scuri con l'esposizione alla luce solare. Tali materiali hanno però tempi di risposta molto più alti e garantiscono una minore variazione nei loro livelli di opacità.
I materiali elettrocromici esistenti soffrono di limitazioni simili e hanno applicazioni di nicchia. Ad esempio i Boeing 787 hanno finestrini elettrocromici che diventano più scuri per evitare che la luce del sole abbagli i presenti nella cabina. Le finestre possono essere oscurate applicando una tensione, ma secondo il professore di chimica del MIT Mircea Dincă, "quando si pigia l'interruttore ci vogliono un paio di minuti per oscurare la finestra. È necessaria una velocità maggiore".
La ragione di tale lentezza è che i cambiamenti all'interno del materiale si basano sul movimento degli elettroni per dare all'intera finestra una carica negativa. Gli ioni positivi passano successivamente all'interno del materiale per ripristinare il bilancio energetico, creando il mutamento di colore. Ma mentre gli elettroni si muovono velocemente nei materiali, gli ioni sono molto più lenti, limitando la velocità di reazione complessiva.
Il team del MIT ha superato questo problema usando materiali simili a una spugna chiamati metal-organic frameworks (MOFs), che possono condurre sia elettroni che ioni ad altissime velocità. Questi materiali sono usati da circa 20 anni per la loro capacità di stoccare gas all'interno della loro struttura, ma il team del MIT ha scelto di usarli per le loro proprietà elettriche e ottiche.
L'altro problema gli attuali materiali elettrocromici è la difficoltà di passare da uno stato "completamente trasparente a uno totalmente nero". Persino i finestrini sul Boeing 787 si fermano a una tinta verde scuro. Dincă e i suoi studenti hanno creato una soluzione che diventa quasi nera, costituita dalla combinazione di due composti chimici, un materiale organico e un sale metallico.
Adesso però "viene il bello": dopo aver dimostrato le proprietà del materiale in laboratorio è tempo di svolgere test su piccola scala con un campione di un pollice quadrato. L'obiettivo è illustrare il principio di funzionamento a potenziali investitori e capire i costi di produzione delle potenziali finestre.
Sono inoltre necessari altri test per capire al meglio come mai la tecnologia non richieda energia supplementare, se non quando si deve/vuole cambiare stato. Molti materiali elettrocromici esistenti, al contrario, necessitano di una tensione continua per conservare la trasparenza o l'opacità. Secondo il MIT oltre che nelle finestre "intelligenti" il materiale potrebbe trovare spazio in schermi a basso consumo, simili agli e-ink, ma basati su un approccio totalmente differente.