Dans un article récent de Lettres nano , Des chercheurs du CNST décrivent un nouveau basse tension de fonctionnement, commutateur optique électrochimique qui utilise un volume de colorant actif de l'ordre de grandeur inférieur à celui des dispositifs électrochromes conventionnels.

L'électrochromisme fait référence à un changement réversible de l'absorption optique d'un matériau sous une tension appliquée. Des matériaux électrochromes inorganiques et organiques sont utilisés dans les écrans, fenêtres intelligentes, et rétroviseurs de voiture. Un changement d'absorption de la lumière dans un tel matériau est provoqué par un changement de l'état d'oxydation, et nécessite que les ions et les électrons diffusent à travers le matériau. Diminuer l'épaisseur du matériau réduit le temps de diffusion, rendre le commutateur électrochrome plus rapide, mais malheureusement réduit aussi le contraste.

Des chercheurs du NIST et de l'Université du Maryland ont fait pousser des cristaux du colorant électrochrome bleu de Prusse à l'intérieur d'un guide d'ondes à nanofentes en or où la lumière se propage sous la forme d'un polariton de plasmon de surface (SPP). Les SPP sont des oscillations de charge collective couplées à un champ électromagnétique externe qui se propagent le long d'une interface entre un métal et un diélectrique.

Les nanocristaux colorants, déposé sur les flancs de la fente par voltamétrie cyclique, peut être commuté électrochimiquement pour fournir un changement de transmission ≈ 96 % (dans le rouge) en utilisant des tensions de commande inférieures à 1 V. Le contraste de commutation élevé est rendu possible par le fort chevauchement spatial entre les SPP et les nanocristaux confinés dans la fente. Le contraste est également renforcé par le coefficient d'absorption étonnamment élevé des nanocristaux bleu de Prusse cultivés sur une surface d'or par rapport au matériau en vrac.

L'interrupteur fonctionne efficacement même avec une fraction de remplissage relativement faible de matière active dans la fente (≈ 25 %), conduisant à une grande surface de contact avec l'électrolyte. Parce que la lumière se propage dans une direction perpendiculaire à la direction du transport de charge entre l'électrolyte et la couche de colorant ultrafine à l'intérieur de la nanofente, la nouvelle conception du commutateur est très prometteuse pour la création d'appareils électrochromes avec des vitesses de commutation record.