Räume abdunkeln, Häuser kühl halten und dabei Energie sparen - Ein unsichtbarer Vorgang soll dies nun ermöglichen.
Amerikanische Materialwissenschaftler konstruierten ein mit Nanokristallen behandeltes Glas, welches drei beliebig wechselbare Schaltzustände annehmen kann.
In dem ersten Zustand lässt es den Großteil des Lichtes durch, in dem zweiten wird nur die Infrarotstrahlung blockiert, aber das sichtbare Licht nicht behindert und in der dritten Einstellung wird auch das sichtbare Licht blockiert, wodurch Räume kühl bleiben und dunkel werden.
Für diese Anwendungen mischten die Wissenschaftler Nanokristalle aus einem mit Zinn versetzten Indiumoxid und Oxide des Matalls Niob.
"Die Kristalle und Verbindungen haben wir in einer wässrigen Lösung kombiniert. Die brachten wir auf Glas auf, das mit einer leitenden Schicht versehen ist. Anschließend erhitzten wir es. Dabei veränderten und gruppierten sich die Kristalle und Niobverbindungen.", erklärte eine Forscherin.#
Die überraschenderweise bessere Eigenschaft des Glases führten die Wissenschaftler auf die Nanostrukturen zurück und den verbesserten den Ladungsaustausch in dem Materialmix. „Unsere Kristalle blockieren auch UV-Licht in allen Schaltzuständen“, informierte die Studienleiterin und Chemikerin Delia Milliron.
Allerdings gibt es noch reichliche Probleme, die beheben werden müssen. Zurzeit benutzen die Forscher Elektroden aus Lithium, einem leicht brennbaren und reaktiven Metall, das aus Sicherheitsgründen ersetzt werden muss. Es muss sich auch zeigen, dass die Glas-Eigenschaften über einen langen Zeitraum stabil sind. Außerdem erwiesen sich bei den bisher durchgeführten Versuchen nur 2.000 Schaltvorgänge als zuverlässig und es ist noch unklar, wie die Energiebilanz der Produktion aussieht. Die Herstellung ist zudem aufwendiger als bei normalen Fenstern. Des Weiteren müssen die zusätzlichen Kosten geprüft werden, damit sich der Einsatz lohnt.
Zukünftig ließen sich die Licht und Wärmeverhältnisse in Gebäuden getrennt voneinander steuern, smarte Fenster wären denkbar, die je nach Einstellung ihre Transparenz ändern und es ließen sich Heiz-, Beleuchtungs- oder auch Kühlenergie sparen. Doch Delia Milliron äußert, dass es zu früh ist, um die Anwendbarkeit abzuschätzen. Viel Entwicklung ist noch nötig, um die Leistung zu steigern, Prototypen zu bauen und den Fertigungsprozess hochzuskalieren.
Die Publikation ist in der „Nature“ nachzulesen.