Anna Llordés, un chimiste à la fonderie moléculaire du Laboratoire national Lawrence Berkeley, cherche simple, des moyens peu coûteux de fabriquer des matériaux « intelligents » qui économisent ou stockent l'énergie. Une façon pour elle et ses collègues de le faire est de combiner des oxydes métalliques qui ont des propriétés souhaitables.

Ce qu'ils ne savent pas, c'est comment ces matériaux agiront en combinaison :le composite résultant conservera-t-il les structures et les propriétés souhaitables de ses ingrédients individuels ? Les ingrédients s'influenceront-ils les uns les autres, en bien ou en mal ? Et comment peut-elle dire ce qui se passe vraiment ?

C'est là qu'intervient la ligne de faisceau 11-3 de la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du SLAC.

« 11-3 est une ligne de lumière très importante pour nous lorsque nous développons un nouveau matériau, " a déclaré Llordés. " Il permet une évaluation rapide mais détaillée de la structure cristalline des films minces. "

Prendre, par exemple, l'une de leurs dernières découvertes :un nouveau type de film intelligent transparent qui peut être appliqué sur une vitre pour contrôler la quantité de lumière solaire ou de chaleur qui pénètre dans une pièce, réduisant ainsi les coûts d'électricité. Ces films ont des propriétés "électrochromes", ce qui signifie que la quantité de lumière solaire qu'ils laissent passer peut être modifiée en appliquant une tension. La capacité de filtrer de manière sélective différentes longueurs d'onde de lumière est un nouveau développement durement gagné dans ce que l'on appelle la technologie des "fenêtres intelligentes".

Llordés et ses collaborateurs ont créé ce film particulier en combinant des nanocristaux d'oxyde d'indium dopé à l'étain (ITO), qui absorbe l'énergie infrarouge, avec du verre d'oxyde de niobium, qui fait écran à la lumière visible.

Ce qui était surprenant, elle a dit, était la synergie entre les deux matériaux. "Lorsque les nanocristaux d'ITO se lient à l'oxyde vitreux de niobium, vous obtenez de meilleures propriétés que vous attendez, " dit-elle. En particulier, l'oxyde de niobium est bien amélioré en tant que revêtement de fenêtre – il bloque cinq fois mieux la lumière que l'oxyde de niobium sans nanocristaux. En outre, le matériau composite résiste mieux aux cycles on-off répétés.

Mais pourquoi la grande amélioration ? Et quelle recette de nanocristal en verre a donné le meilleur film ?

Découvrir, Llordés a utilisé une technique appelée diffraction des rayons X à incidence rasante sur la ligne de faisceau 11-3 pour étudier les structures de films qui avaient été traités à des températures allant de 400°C à 650°C. Elle a découvert que le film avec les meilleures qualités se forme entre 400°C et 500°C.

Elle a également découvert que le film est une matrice vitreuse qui incorpore en fait les nanocristaux d'ITO dans sa structure, au lieu de simplement les piéger comme des impuretés. Les molécules de verre se lient aux nanocristaux, modifier la structure du verre et affecter ses propriétés. C'est ce lien qui rend l'ensemble du film tellement meilleur que la somme de ses parties.

"Le travail sur 11-3 nous a aidé à prouver que nous disposions d'un matériau composite tout à fait unique, " Llordés a dit, et lors de son dernier voyage sur la ligne de lumière, elle a étudié des matériaux encore plus faciles et plus économes en énergie à produire.

Trouver du nouveau, des matériaux utiles qui sont économes en énergie à produire est son intérêt principal, dit Llordés, La ligne de faisceau 11-3 l'aide à le faire.

Mais SSRL a un autre sens pour l'espagnol natif, également.

"Quand je suis arrivé ici il y a trois ans, les gens de SSRL étaient très serviables et accueillants, " dit-elle. " Ils ont expliqué comment mener les expériences, et ils étaient toujours ouverts, amusant et prêt à parler de science.

"Je suis toujours heureux quand j'ai besoin de venir à SSRL."