Le verre organique n'est pas le même que le verre des fenêtres - le verre organique contient du carbone dans une structure qui peut facilement se déformer en raison de la lumière du soleil. Le schéma supérieur montre une comparaison de deux ensembles de films de verre organique préparés par deux méthodes puis exposés à la lumière, entraînant des changements de couleur après des périodes prolongées. Sur le côté droit, le film préparé par le refroidissement d'un liquide (appelé verre ordinaire, OG) change facilement de couleur lorsqu'il est exposé à la lumière (ou photoréagit). Sur le côté gauche, le film préparé par dépôt en phase vapeur a une structure moléculaire dense (appelée verre stable, SG) qui empêche la photoréaction et donc la dégradation. La raison du changement de couleur est illustrée dans le schéma du bas montrant que la structure moléculaire change en réponse à la lumière. Crédit :Mark Ediger et Yue Qiu
Pour les matériaux dans les cellules solaires, téléphones portables, et autres appareils, le matériau ne doit pas changer de manière indésirable lorsqu'il est exposé au soleil. Les scientifiques ont déterminé comment deux verres avec la même composition mais des processus de fabrication différents se comportaient lorsqu'ils étaient exposés à la lumière. Chaque verre avait une composition chimique à base de carbone. Verre organique déposé en phase vapeur, où les constituants étaient vaporisés et combinés au fur et à mesure qu'ils étaient déposés sur une surface pour former un verre, était sensiblement plus stable que le verre organique ordinaire. En verre ordinaire, les produits chimiques ont été fondus ensemble et refroidis. Les molécules dans le verre déposé en phase vapeur étaient plus denses que le verre refroidi par liquide.
Le verre à base de carbone est utilisé dans certains appareils électroniques tels que les téléphones portables ou les écrans de télévision. Il est également utilisé dans les cellules solaires et autres dispositifs photovoltaïques. Souvent, cependant, le verre se dégrade lorsqu'il est exposé à la lumière. La nouvelle compréhension de l'équipe de ce qui crée la photostabilité dans le verre contribuera à améliorer la longévité de ces dispositifs.
Une propriété critique de tout matériau utilisé dans les cellules solaires, téléphones portables, ou d'autres appareils électroniques exposés au soleil est la photostabilité, une mesure de la façon dont un matériau résiste aux changements de propriétés et de structure moléculaire lorsqu'il est exposé à la lumière. Une équipe de scientifiques a préparé du verre organique par dépôt en phase vapeur, qui emballe densément les molécules constitutives. Ils ont évalué la photostabilité à travers des changements dans la densité et l'orientation moléculaire des films minces vitreux après exposition à la lumière. Ils ont découvert que le dépôt en phase vapeur augmente considérablement la photostabilité - d'un facteur 50 - par rapport au verre refroidi par liquide de pointe dans le système modèle, un dérivé de l'azobenzène.
Bien que l'on sache que le fait de tasser les molécules plus près les unes des autres améliore la photostabilité des matériaux cristallins, c'est la première fois que les chercheurs constatent une augmentation substantielle d'une telle stabilité dans les non-cristallins, verre amorphe. Ils ont montré que la photostabilité était corrélée à la densité du verre pour des augmentations de densité allant jusqu'à 1,3 %. Ils ont effectué des simulations moléculaires, qui imitent la préparation du verre et les réactions entre les structures moléculaires. Les simulations ont indiqué que le verre avec une densité plus élevée a considérablement augmenté la photostabilité. La nouvelle compréhension de la façon d'améliorer la photostabilité pourrait aider à concevoir une meilleure électronique pour les écrans et les dispositifs photovoltaïques avec une durée de vie plus longue.
