Anna Llordés, en kemist vid Lawrence Berkeley National Laboratory's Molecular Foundry, letar efter enkla, billiga sätt att göra "smarta" material som sparar eller lagrar energi. Ett sätt hon och hennes kollegor gör detta på är genom att kombinera metalloxider som har önskvärda egenskaper.

Vad de inte vet är hur dessa material kommer att fungera i kombination:Kommer den resulterande kompositen att behålla de önskvärda strukturerna och egenskaperna hos sina individuella ingredienser? Kommer ingredienserna att påverka varandra – på gott eller ont? Och hur kan hon berätta vad som verkligen händer?

Det är där Beam Line 11-3 vid SLACs Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) kommer in.

"11-3 är en väldigt viktig strållinje för oss när vi utvecklar ett nytt material, ", sa Llordés. "Det tillåter en snabb men detaljerad utvärdering av den kristallina strukturen hos tunna filmer."

Ta, till exempel, en av deras senaste upptäckter:en ny typ av transparent smart film som kan appliceras på en ruta av fönsterglas för att kontrollera mängden solljus eller värme som kommer in i ett rum, och därmed sänka elkostnaderna. Dessa filmer har "elektrokromiska" egenskaper, vilket innebär att mängden solljus de släpper igenom kan ändras genom att lägga på en spänning. Möjligheten att selektivt filtrera olika våglängder av ljus är en ny – och svårvunnen – utveckling inom det som kallas "smart window"-teknik.

Llordés och hennes medarbetare skapade just denna film genom att kombinera nanokristaller av tenndopad indiumoxid (ITO), som absorberar infraröd energi, med nioboxidglas, som skärmar av synligt ljus.

Vad var förvånande, Hon sa, var synergin mellan de två materialen. "När ITO nanokristallerna binder till den glasartade nioboxiden, du får bättre egenskaper som du kan förvänta dig, " sa hon. I synnerhet, nioboxiden är mycket förbättrad som fönsterbeläggning – den är fem gånger bättre på att blockera ljus än nioboxid utan nanokristaller. Dessutom, kompositmaterialet står sig bättre mot upprepade på-av-cykler.

Men varför den stora förbättringen? Och vilket nanokristall-i-glas-recept resulterade i den bästa filmen?

Att få reda på, Llordés använde en teknik som kallas betesincidens röntgendiffraktion vid strållinje 11-3 för att studera strukturerna hos filmer som hade bearbetats vid temperaturer från 400°C till 650°C. Hon upptäckte att filmen med de bästa egenskaperna bildar mellan 400°C och 500°C.

Hon upptäckte också att filmen är en glasartad matris som faktiskt innehåller ITO-nanokristallerna i sin struktur, istället för att bara fånga dem som föroreningar. Glasmolekylerna binder till nanokristallerna, förändrar glasets struktur och påverkar dess egenskaper. Det är detta band som gör hela filmen så dramatiskt bättre än summan av dess delar.

"Arbetet med 11-3 hjälpte oss att bevisa att vi hade ett mycket unikt kompositmaterial, "Sa Llordés, och under hennes senaste resa till strålen, hon undersökte material som är ännu enklare och mer energieffektiva att producera.

Att hitta nytt, användbara material som är energieffektiva att producera är hennes drivande intresse, sa Llordés, Strållinje 11-3 hjälper henne att göra det.

Men SSRL har en annan betydelse för den infödda spanjoren, också.

"När jag kom hit för tre år sedan, människorna på SSRL var mycket hjälpsamma och välkomnande, " sa hon. "De förklarade hur man kör experimenten, och de var alltid öppna, roligt och redo att prata vetenskap.

"Jag är alltid glad när jag behöver komma till SSRL."