BAGIKAN
[Credit: Xu et al. ©2018 American Chemical Society]

Sebuah jendela pintar baru menawarkan lebih dari sekedar pemandangan di luar yang indah  — ia juga mengontrol transmitansi sinar matahari, memberikan kehangatan pada interior bangunan dengan mengubah radiasi matahari menjadi panas, dan secara virtual menghilangkan bakteri E. coli yang bercokol pada permukaan kaca. Di masa depan, jendela pintar steril seperti itu dapat digunakan di pesawat terbang, rumah sakit, transportasi umum, dan area lainnya.

Para peneliti, yang dipimpin oleh Yan-Yan Song di Northeastern University di Shenyang, China, dan Xing-Hua Xia di Universitas Nanjing di Nanjing, China, telah menerbitkan makalah tentang jendela pintar steril baru di ACS Nano.

Sebagaimana para peneliti jelaskan, mengintegrasikan berbagai fungsi ke dalam sebuah jendela cerdas menghadirkan tantangan, karena setiap fungsi biasanya membutuhkan komposisi material yang berbeda. Misalnya, salah satu yang paling banyak digunakan bahan untuk jendela pintar yang mengontrol transmisi cahaya tampak adalah WO3 (tungsten trioksida). Sebagai bahan elektrokromik, WO3 dapat secara reversibel mengubah transmitansi optiknya sebagai respons terhadap pengisian dan pengosongan elektrokimia.

Di sisi lain, jendela pintar yang mengubah radiasi matahari sinar inframerah-dekat menjadi panas biasanya melibatkan nanopartikel logam. Juga, berbagai material memiliki sifat antimikroba, terutama tembaga. Sejauh ini, bagaimanapun, menggabungkan semua properti ini menjadi satu materi tetap menjadi tantangan.

Dalam studi terbaru, para peneliti merancang film elektrokromik-fototermal yang terdiri dari WO3 3D dalam struktur seperti sarang lebah yang tertanam dengan nanopartikel emas dan nanorod – salah satu struktur nano dengan dimensi 1-100 nm dan mempunyai rasio antara panjang berbanding lebar sebesar 3-5 (berbentuk batang). Sementara WO3 mengontrol jumlah cahaya tampak yang melewati jendela, struktur nano emas mengubah sinar matahari yang masuk menjadi energi panas untuk menghangatkan interior bangunan.

“Ini adalah strategi baru yang mencapai konversi fototermal yang sangat baik melalui optimisasi energi matahari pada film elektrokromik dan, yang penting, efisiensi fototermal dapat disesuaikan selama transmisi optik,” kata Xia kepada Phys.org.

Para peneliti menunjukkan bahwa jendela dapat berubah dari sepenuhnya transparan menjadi gelap gulita dalam beberapa menit. Lebih lanjut, mereka menunjukkan bahwa laser inframerah-dekat meningkatkan suhu jendela sebesar 24°C dalam waktu sekitar lima menit.

Untuk menyelidiki sifat antimikroba dari jendela, para peneliti melakukan pengujian dengan bakteri E. coli dan menyinarinya dengan laser inframerah-dekat. Mereka menemukan bahwa efek bakterisida paling kuat ketika jendela dalam keadaan gelap, di mana ia dapat menghilangkan hampir semua bakteri.

Sebaliknya, efeknya jauh lebih lemah saat jendela dalam keadaan transparan, serta mereka yang terbuat hanya dari WOatau hanya struktur nano emas, daripada gabungan keduanya. Hasilnya menunjukkan bahwa sebagian besar efek bakterisida adalah karena sifat fototermal dari jendela.

“Jendela pintar steril akan sangat berguna di pesawat terbang, di zona lintang tinggi, dan juga di rumah sakit,” kata Xia. “Seharusnya multifungsi, misalnya, mengendalikan transmisi cahaya tampak secara dinamis, menyetel konversi panas dari radiasi matahari dekat-inframerah, dan mengurangi serangan oleh mikroorganisme.”

VIAaum
SUMBERphys
BAGIKAN