Các cửa sổ động có thể chuyển đổi giữa chế độ trong suốt thông thường cho phép ánh sáng và nhiệt đi vào, chế độ chặn nhiệt nhưng vẫn trong suốt với ánh sáng và chế độ có tông màu chặn một số ánh sáng nhưng không tỏa nhiệt. Điều đó giúp người dùng được bảo vệ trong tất cả các mùa.

Chìa khóa của tất cả là một loại vật liệu nhỏ gọi là oxit vonfram, thường xuất hiện trong cửa sổ động hoạt động theo nguyên tắc điện hóa. Thông thường trong suốt, oxit vonfram trở nên tối hơn và chặn ánh sáng khi áp dụng tín hiệu điện, giúp thuận tiện cho các cửa sổ có tông màu theo yêu cầu.

Tuy nhiên trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu của NCSU phát hiện việc thêm nước sẽ biến nó thành hydrat oxit vonfram và khi chất này được sử dụng trong cửa sổ điện hóa, nó sẽ mang lại một cài đặt bổ sung. Khi tắt, nó vẫn trong suốt với ánh sáng và nhiệt lý tưởng cho những ngày mùa đông. 

Khi một số electron và ion lithium được bơm vào vật liệu, đầu tiên nó sẽ trải qua giai đoạn chặn ánh sáng hồng ngoại (được cảm nhận như nhiệt) trong khi vẫn trong suốt đối với các bước sóng ánh sáng khả kiến. Và cuối cùng, khi có nhiều electron đi vào vật liệu hơn, nó sẽ chuyển sang pha tối, nơi nó chặn cả ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại.

Các nhà khoa học đã phát triển loại cửa sổ động mới có thể chuyển đổi giữa ba chế độ, chặn ánh sáng hoặc nhiệt một cách có chọn lọc.

Ông Jenelle Fortunato, tác giả nghiên cứu cho biết: “Sự hiện diện của nước trong cấu trúc tinh thể làm cho cấu trúc ít đậm đặc hơn, do đó có khả năng chống biến dạng tốt hơn khi các ion lithium và electron được bơm vào vật liệu. Giả thuyết của chúng tôi là vì hydrat oxit vonfram có thể chứa nhiều ion lithium hơn oxit vonfram thông thường trước khi biến dạng nên bạn sẽ có hai chế độ. Có một chế độ “mát” – khi các ion lithium và electron được đưa vào ảnh hưởng đến các tính chất quang học, nhưng sự thay đổi cấu trúc vẫn chưa xảy ra – chế độ này hấp thụ ánh sáng hồng ngoại. Và sau đó, sau khi sự thay đổi cấu trúc xảy ra, sẽ có chế độ 'tối' chặn cả ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại".

Mặc dù không thiếu các cửa sổ động đang được phát triển nhưng thường không có nhiều chế độ như vậy trong một hệ thống. Khi làm như vậy, họ thường yêu cầu thiết lập cồng kềnh hơn. Trong trường hợp này, vì chỉ cần một vật liệu nên nó phải giữ độ dày của kính và yêu cầu về năng lượng ít nhiều giống với các cửa sổ oxit vonfram cũ thông thường.

Delia Milliron, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Việc phát hiện ra khả năng kiểm soát ánh sáng băng tần kép (hồng ngoại và nhìn thấy) trong một vật liệu đã được cộng đồng cửa sổ thông minh biết đến có thể đẩy nhanh sự phát triển sản phẩm thương mại với các tính năng nâng cao”.