Imagen: Bjarn Laczay. Fuente: Flickr.
El deseo secreto de los soñadores urbanos que miran por sus ventanas de la oficina las paredes de ladrillo tristes del edificio de enfrente pronto podrá ser concedido, gracias a unos obturadores de luz transparentes desarrollados por un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Pusan (Corea del Sur).
Una nueva tecnología de cristal líquido permite que las pantallas oscilen entre los estados transparentes y opacos -lo que hipotéticamente permitiría cambiar el punto de vista en menos de una milésima de segundo de la decadencia urbana a la refulgencia de una bahía, por ejemplo-. Su trabajo aparece esta semana en la revista AIP Advances, del Instituto Americano de Física (AIP).
La idea de las pantallas transparentes rondaba desde hace años, pero crearlas a partir de diodos emisores de luz orgánicos convencionales ha resultado difícil.
"La parte transparente está continuamente abierta al paisaje", dice Tae-Hoon Yoon, investigador principal del grupo, en la reseña de AIP. "Como resultado, exhiben poca visibilidad."
Los obturadores, que utilizan cristales líquidos que pueden cambiar entre los estados transparentes y los opacos por la dispersión o absorción de la luz incidente, son una propuesta de solución a estos obstáculos, pero vienen con su propio conjunto de problemas.
Aunque aumentan la visibilidad de las pantallas, los obturadores basados en la dispersión no pueden producir el color negro, y los obturadores de luz basados en la absorción no pueden bloquear completamente el fondo.
Tampoco son particularmente eficientes energéticamente, lo que requiere un flujo continuo de energía con el fin de mantener su estado transparente, o ventana, cuando no están en uso. Y aún hay más: requieren un tiempo de respuesta "frustrante" para encenderse y apagarse.
Solución
El nuevo diseño del grupo de Tae-Hoon Yoon remedia estos problemas utilizando la dispersión y la absorción de forma simultánea.
Para ello, el equipo fabricó celdas de cristal líquido dotadas con colorantes dicroicos en red polimérica. En este caso, el dicroísmo consiste en que los colorantes, al recibir un rayo luminoso con diferentes planos de polarización, absorben en distinta proporción cada uno de ellos tras la reflexión.
En su diseño, la estructura de red polimérica dispersa la luz incidente, que luego es absorbida por los tintes dicroicos. Los obturadores utilizan un patrón paralelo de electrodos situados por encima y por debajo de los cristales líquidos alineados verticalmente.
Cuando se aplica un campo eléctrico a través de los electrodos, los ejes de las moléculas de colorante están alineadas con las de la luz incidente, lo que les permite absorberla y dispersarla. Esto en la práctica anula la luz que entra en la pantalla por su parte trasera, haciendo que la pantalla sea opaca -y las imágenes de la pantalla totalmente visibles.
Una nueva tecnología de cristal líquido permite que las pantallas oscilen entre los estados transparentes y opacos -lo que hipotéticamente permitiría cambiar el punto de vista en menos de una milésima de segundo de la decadencia urbana a la refulgencia de una bahía, por ejemplo-. Su trabajo aparece esta semana en la revista AIP Advances, del Instituto Americano de Física (AIP).
La idea de las pantallas transparentes rondaba desde hace años, pero crearlas a partir de diodos emisores de luz orgánicos convencionales ha resultado difícil.
"La parte transparente está continuamente abierta al paisaje", dice Tae-Hoon Yoon, investigador principal del grupo, en la reseña de AIP. "Como resultado, exhiben poca visibilidad."
Los obturadores, que utilizan cristales líquidos que pueden cambiar entre los estados transparentes y los opacos por la dispersión o absorción de la luz incidente, son una propuesta de solución a estos obstáculos, pero vienen con su propio conjunto de problemas.
Aunque aumentan la visibilidad de las pantallas, los obturadores basados en la dispersión no pueden producir el color negro, y los obturadores de luz basados en la absorción no pueden bloquear completamente el fondo.
Tampoco son particularmente eficientes energéticamente, lo que requiere un flujo continuo de energía con el fin de mantener su estado transparente, o ventana, cuando no están en uso. Y aún hay más: requieren un tiempo de respuesta "frustrante" para encenderse y apagarse.
Solución
El nuevo diseño del grupo de Tae-Hoon Yoon remedia estos problemas utilizando la dispersión y la absorción de forma simultánea.
Para ello, el equipo fabricó celdas de cristal líquido dotadas con colorantes dicroicos en red polimérica. En este caso, el dicroísmo consiste en que los colorantes, al recibir un rayo luminoso con diferentes planos de polarización, absorben en distinta proporción cada uno de ellos tras la reflexión.
En su diseño, la estructura de red polimérica dispersa la luz incidente, que luego es absorbida por los tintes dicroicos. Los obturadores utilizan un patrón paralelo de electrodos situados por encima y por debajo de los cristales líquidos alineados verticalmente.
Cuando se aplica un campo eléctrico a través de los electrodos, los ejes de las moléculas de colorante están alineadas con las de la luz incidente, lo que les permite absorberla y dispersarla. Esto en la práctica anula la luz que entra en la pantalla por su parte trasera, haciendo que la pantalla sea opaca -y las imágenes de la pantalla totalmente visibles.
Una ventana-pantalla sobre un papel en su configuración transparente (izquierda) y opaca (derecha). Imagen: T.-H. Yoon. Fuente: Universidad Nacional de Pusan.
De transparente, a opaca
"La luz incidente es absorbida, pero todavía podemos ver a través del fondo con intensidad de luz reducida", explica Yoon.
En su estado de reposo, esta configuración permite que la luz pase a través de ella, por lo que sólo hace falta aplicar energía cuando se quiere cambiar de la ventana transparente a la vista opaca del monitor. Y debido a que el interruptor de la pantalla de encendido y apagado es un campo eléctrico, tiene un tiempo de respuesta de menos de una milésima de segundo -mucho más rápido que el de los obturadores actuales, que dependen de la lenta relajación de los cristales líquidos para su apagado.
El trabajo futuro para el grupo de Yoon incluye respectivamente aumentar y disminuir la transmitancia (cantidad de potencia que atraviesa un cuerpo) del dispositivo en los estados transparente y opaco, así como el desarrollo de un obturador de luz bi-estable que consuma energía sólo cuando los estados estén siendo cambiados.
Ventanas inteligentes
Otra nueva vía de investigación en el mundo de las ventanas son las ventanas inteligentes, que tienen la capacidad de volverse más oscuras o claras en respuesta a la luminosidad y el calor de la luz solar, lo cual permite reducir en gran medida los costes de calefacción y refrigeración, entre otros beneficios. El problema es que suelen necesitar energía para funcionar, por lo que los ahorros globales son menores.
Para remediarlo, científicos de Singapur presentaron hace unos meses una ventana inteligente que se autorrecarga por contacto con el aire, y que además funciona como batería recargable. Funciona gracias al azul de Prusia, un material que cambia de transparente a azul mediante reacciones electroquímicas.
"La luz incidente es absorbida, pero todavía podemos ver a través del fondo con intensidad de luz reducida", explica Yoon.
En su estado de reposo, esta configuración permite que la luz pase a través de ella, por lo que sólo hace falta aplicar energía cuando se quiere cambiar de la ventana transparente a la vista opaca del monitor. Y debido a que el interruptor de la pantalla de encendido y apagado es un campo eléctrico, tiene un tiempo de respuesta de menos de una milésima de segundo -mucho más rápido que el de los obturadores actuales, que dependen de la lenta relajación de los cristales líquidos para su apagado.
El trabajo futuro para el grupo de Yoon incluye respectivamente aumentar y disminuir la transmitancia (cantidad de potencia que atraviesa un cuerpo) del dispositivo en los estados transparente y opaco, así como el desarrollo de un obturador de luz bi-estable que consuma energía sólo cuando los estados estén siendo cambiados.
Ventanas inteligentes
Otra nueva vía de investigación en el mundo de las ventanas son las ventanas inteligentes, que tienen la capacidad de volverse más oscuras o claras en respuesta a la luminosidad y el calor de la luz solar, lo cual permite reducir en gran medida los costes de calefacción y refrigeración, entre otros beneficios. El problema es que suelen necesitar energía para funcionar, por lo que los ahorros globales son menores.
Para remediarlo, científicos de Singapur presentaron hace unos meses una ventana inteligente que se autorrecarga por contacto con el aire, y que además funciona como batería recargable. Funciona gracias al azul de Prusia, un material que cambia de transparente a azul mediante reacciones electroquímicas.
Referencia bibliográfica:
Joon Heo, Jae-Won Huh and Tae-Hoon Yoon: Fast-switching initially-transparent liquid crystal light shutter with crossed patterned electrodes. AIP Advances (2015). DOI: 10.1063/1.4918277.
Joon Heo, Jae-Won Huh and Tae-Hoon Yoon: Fast-switching initially-transparent liquid crystal light shutter with crossed patterned electrodes. AIP Advances (2015). DOI: 10.1063/1.4918277.