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El control de la anisotropía de la forma de los nanocristales monoclínicos permite un rango espectral electrocrómico sintonizable

Hsin-Che Lu ¹, Naman Katyal ², Graeme Henkelman ²

⁰McKetta Department of Chemical Engineering, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712-1589, United States.

Journal of the American Chemical Society +

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14 de septiembre de 2021

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Resumen

Los investigadores diseñaron nanocristales de óxido de niobio para crear ventanas inteligentes electrocrómicas sintonizables. El control de la anisotropía de la forma del nanocristal permite la modulación selectiva del espectro solar, mejorando la eficiencia energética del edificio.

Área De La Ciencia

Ciencias de los materiales
Nanotecnología
Química del estado sólido

Sus Antecedentes

Las ventanas inteligentes electrocrómicas optimizan la eficiencia energética del edificio mediante la modulación de la transmitancia solar.
Los materiales convencionales de óxido de metal de transición tienen una afinidad limitada en su rango espectral electrocrómico debido a las limitaciones de la estructura cristalina.

Objetivo Del Estudio

Desarrollar un método para controlar la anisotropía de la forma de los nanocristales monoclínicos Nb12O29.
Para lograr un rango espectral electrocrómico ajustable para mejorar el rendimiento de las ventanas inteligentes.

Principales Métodos

Síntesis de nanorodos (NR) y nanoplaquetas (NPL) monoclínicos Nb12O29 con anisotropía de la forma controlada.
Reducción electroquímica y inserción de litio en las películas NR y NPL.
Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para analizar estructuras litidas y predecir propiedades ópticas.

Principales Resultados

Las películas NR exhibieron una mayor absorción principalmente en la región del infrarrojo cercano (NIR) tras la reducción.
Las películas NPL mostraron absorción NIR inicial, seguida de absorción visible y NIR, lo que indica una modulación espectral más amplia.
DFT identificó la inserción de Li en sitios planos cuadrados (absorción NIR) y sitios de cizallamiento cristalográfico (absorción visible y NIR), con este último dependiendo de la extensión en dirección c de NPL.

Conclusiones

La anisotropía de la forma de los nanocristales Nb12O29 es un factor clave para ajustar el rango espectral electrocrómico.
Las NPL Nb12O29 ofrecen una respuesta electrocrómica ajustable más amplia en comparación con las NR, lo que permite una gestión más efectiva de la energía solar en ventanas inteligentes.