多亏了美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的研究人员，智能窗户才变得更加智能。创新者已经生产出一种新材料，一种嵌入玻璃中的纳米晶体薄涂层，可以在阳光穿过窗户时显着地改变其外观。预计与现有技术的改进差异将对提高和支持能源效率产生重大影响。研究人员已经在致力于将该技术商业化。
伯克利实验室写道，该涂层“对可见光和产热的近红外（NIR）光提供了选择性控制，因此窗户可以在各种气候条件下最大限度地节省能源并提高乘员的舒适度。”用户控制他们是只想要光还是只想要热量，还是两者都需要（或以上都不是）。
伯克利实验室分子铸造厂的化学家迪莉娅·米伦伦（Delia Milliron）表示：“在美国，我们将全部能源的四分之一用于建筑物的照明，采暖和制冷。”“当用作窗户涂料时，我们的新材料会对建筑物的能源效率产生重大影响。”
美国能源部在其“通用智能窗口”项目中投入了300万美元，很高兴看到这一回报越来越多。这可能是迄今为止该项目最令人振奋的消息。
由Milliron，AnnaLlordés，Guillermo Garcia和Jaume Gazquez撰写的《自然》杂志上有关这些智能窗户的一篇新论文的标题为“玻璃纳米晶体复合材料中可调谐的近红外和可见光透射率”。以下是伯克利实验室文章的更多常规结果：
Milliron的研究小组已经以其智能窗口技术而闻名，该技术可阻挡NIR而不会阻挡可见光。该技术依赖于电致变色效应，在电致变色效应中，少量的电击将使材料在近红外透射状态和近红外阻挡状态之间切换。通过对可见光和近红外光提供独立控制，这项新工作将他们的方法提升到了一个新的高度。该创新最近获得了2013年度R＆D 100奖，研究人员正处于将其技术商业化的初期阶段。
对NIR光的独立控制意味着居住者可以在室内拥有自然采光，而不会产生多余的热量，从而减少了对空调和人工照明的需求。也可以将同一窗口切换为暗模式，同时阻止光和热，或者切换为明亮，完全透明的模式。
与Milliron合作的项目科学家Llordés说：“我们对独特的光学功能与低成本和环保加工技术的结合感到非常兴奋。“这就是将这种“通用智能窗口”概念变成有前途的竞争技术的原因。
嵌入氧化铌铌（绿色）的玻璃状基质中的氧化铟锡纳米晶体（在这里以蓝色显示）形成了一种复合材料，该复合材料可以通过少量的电摇动在NIR透射态和NIR阻挡态之间切换。在玻璃状基质遇到纳米晶体的区域中的协同相互作用增加了电致变色效应的效力。
他们技术的核心是一种新型的“设计者”电致变色材料，它由嵌入氧化铌玻璃状基质中的铟锡氧化物纳米晶体制成。最终的复合材料结合了两种截然不同的功能-一种提供对可见光的控制，另一种提供对NIR的控制-但它不只是其各个部分的总和。研究人员在玻璃基质与纳米晶体相遇的微小区域发现了协同作用，从而增强了电致变色效应的效力，这意味着他们可以使用更薄的涂层而不会影响性能。关键在于原子跨纳米晶体-玻璃界面的连接方式会导致玻璃基质中的结构重排。相互作用打开了玻璃内部的空间，使电荷更容易进出。除了电致变色窗外，这一发现还为电池材料带来了新的机遇，其中离子通过电极的传输可能是一个挑战。
除了这个好消息，令人兴奋的是，阅读了那些从事这项研究的人如何激发他们对技术和新的科学奇迹的未来改进的启发：
“从材料设计的角度来看，我们已经表明，可以通过将纳米晶体放入玻璃中来组合非常不同的材料来创建新的特性，这些特性是在均质单相材料（非晶态或晶体）中无法获得的” Milliron。
“最激动人心的部分是从合成新材料到详细了解它，最终实现对技术有重大影响的全新功能，一直贯穿该项目。在整个过程中进行材料开发项目确实非常出色。这确实与我们在伯克利实验室可以做的事情有关，在伯克利实验室，您不仅可以使用科学设施，还可以使用可以提供您观点的人员。”
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