作者:乔仁铭 来源:中国科学报 发布时间:2017/7/25 11:26:24
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中澳科学家开发出温控纳米光学材料

 

本报讯 日前,南开大学物理学院教授张国权研究组与澳大利亚国立大学教授尤里·基夫沙尔研究组共同开发出一种新型温控纳米材料,在节能方面有巨大的应用潜力。这项研究从纳米颗粒折射率和温度的变化关系着手,当改变温度时,纳米颗粒的折射率发生变化,从而对纳米材料的光学性质和功能进行调节和控制。研究论文发表在国际著名学术期刊《先进功能材料》上。

领衔研究者之一、南开大学与澳大利亚国立大学联合培养的博士后徐雷介绍说,调温原理类似于汽车后玻璃防起雾的加热丝,通过一些微型加热元件对这种纳米材料局部区域加热,另外也可通过激光照射等方式实现加热过程。

徐雷说,这种新型纳米材料非常薄,厚度只有普通头发丝的几百分之一,是由许多纳米颗粒经过一定尺寸设计和排列组成的。这些纳米颗粒的尺寸和光的波长在同一量级,可以和光产生共振,实现对光的传播轨迹和特性的操控。

记者了解到,这种纳米结构的巨大应用潜力体现在节能方面。比如,可以将其集成到目前的汽车窗户上,通过控制入射到车内的太阳光能量实现对车内温度的有效控制,防止夏季因暴晒在太阳光下而导致的车内温度过高等问题;还可以将其集成到房屋窗户上,根据季节变化来控制进入室内的太阳光能量。

另外,这种材料通过反射指定波长的光,可以实现对从紫外线到红外线的辐射防护。这种纳米材料轻小便捷,还很容易与各种仪器或设备结合,可有效屏蔽目前很多机械工业和各种超净工作台等场所中的红外与紫外危害。

通过设计纳米颗粒的尺寸和排列,这种纳米材料也可以用来实现对各种噪声的屏蔽,从而提高各类科学实验的质量。

谈到该材料的实际应用,徐雷表示,这种温控纳米光学材料有望进一步促进室内植物栽培技术,通过不同季节来控制太阳光不同波段入射量,不仅能合理利用太阳光实现节能,还可有效提升植物栽培的效率与质量。

据了解,纳米光学主要通过电磁场和纳米颗粒之间的相互作用实现对光的操控,在高效信息处理与存储、光学计算、超分辨成像、生物传感及治疗等方面都有很重要的应用前景。近年来,纳米光学作为一个新兴研究领域已引发全世界范围内广泛的研究热潮,并发展成最有前景的研究领域之一。(乔仁铭)

《中国科学报》 (2017-07-25 第8版 科创)
 
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