Để tạo ra bước đột phá này, nhóm nghiên cứu tại Trung tâm khoa học nano liên ngành (iNANO) của trường đại học, phát triển một lớp trong suốt được nhúng các vòng nano bạc, có khả năng tự điều chỉnh theo cường độ ánh sáng mặt trời và kiểm soát lượng nhiệt đi qua kính mà không làm mờ tầm nhìn. Nghiên cứu của họ được trình bày trong tạp chí Advanced Functional Materials.
Tác giả chính Xavier Baami González, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Aarhus, cho biết, nhóm nghiên cứu phát triển một tổ hợp vật liệu có tính chất quang học thay đổi theo ánh sáng mặt trời. Nó cho phép nhiệt đi vào khi Mặt trời lặn, nhưng giảm bức xạ nhiệt vào giữa trưa, đúng vào thời điểm nhu cầu làm mát tăng cao. Tất cả diễn ra mà không cần nguồn điện nào.
Theo nhóm nghiên cứu, các vòng nano bạc hoạt động giống như các ăng-ten siêu nhỏ đối với ánh sáng cận hồng ngoại (NIR), ánh sáng mang phần lớn nhiệt lượng từ Mặt trời. Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời cường độ cao, chúng nóng lên thông qua hiệu ứng nhiệt plasma và làm giảm sự truyền dẫn cận hồng ngoại (NIR).
Do cơ chế này được kích hoạt trực tiếp bởi ánh sáng, nó tự điều chỉnh theo thời gian thực: nhiều ánh nắng hơn đồng nghĩa với phản ứng mạnh hơn và ít NIR đi xuyên qua hơn; ít ánh nắng hơn làm suy giảm hiệu ứng này. Ánh sáng nhìn thấy được đi qua hầu như không bị ảnh hưởng, giúp không gian bên trong luôn sáng sủa.
Giải pháp này không cần hệ thống dây điện, nguồn điện, cảm biến hay hệ thống điều khiển. Hiệu ứng chặn cận hồng ngoại (NIR) tăng cường theo bức xạ mặt trời, trong khi độ truyền sáng vẫn duy trì ở mức cao, giúp bảo toàn ánh sáng ban ngày. Phản ứng này có thể đảo ngược và đã được chứng minh trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Các tòa nhà hiện đại với mặt tiền lớn bằng kính có thể tiêu thụ nhiều năng lượng hơn cho việc làm mát so với sưởi ấm. Với giải pháp mới, lớp phủ cửa sổ có khả năng lọc một cách chọn lọc bức xạ sinh nhiệt vào giờ cao điểm - mà không chặn ánh sáng - có thể làm giảm nhu cầu làm mát và lượng khí thải CO₂.
Giải pháp cửa thông minh như thế này là rất quan trọng nếu chúng ta muốn xây dựng các tòa nhà theo hướng thân thiện với khí hậu hơn mà không ảnh hưởng đến sự thoải mái và ánh sáng ban ngày. Trường đại học đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế, gồm các khía cạnh của công nghệ này.
