近日，美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）的科學(xué)家將氧化鋅半導(dǎo)體與金屬鋅、鋁摻雜氧化鋅結(jié)合，制備了一種超薄、柔軟、可調(diào)諧的吸光材料，為建筑降溫提供了一種新思路。

    2月4日，洛杉磯的科學(xué)家們開發(fā)出一種超薄、柔軟、質(zhì)輕的材料，該材料能夠阻隔熱探測，同時吸收來自各個角度的光線，從而使建筑和汽車內(nèi)部即使在炎熱的夏季也可以保持涼爽。

    這種近乎完美的寬波段吸收體材料是美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）的工程師們開發(fā)出來的。它能吸收87%以上的近紅外光（1200-2200nm），其中98%的吸收發(fā)生在1550nm的光纖通信波長。這種材料能從各個角度吸收光線，理論上還可以通過設(shè)置使之只吸收特定波長的光而透過其他光。

    當前，“完美”吸光材料已經(jīng)存在，但它們體積龐大、彎曲時易折斷，且無法根據(jù)人們的需要設(shè)定只吸收特定的波長范圍，這在某種程度上限制了材料在一些領(lǐng)域的應(yīng)用。

    不妨想象一下，一個用上述材料制得的用于降溫的窗戶涂料，不僅阻擋了紅外輻射，還阻隔了用于傳輸電視和廣播節(jié)目信號的自然光及無線電波。

    加州大學(xué)圣地亞哥分校Zhaowei Liu和Donald Sirbuly教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過開發(fā)一種新型納米顆粒，創(chuàng)造了一種超薄、靈活可調(diào)的寬波段吸收體。“這種材料提供寬波段選擇性吸收，可以調(diào)諧到不同頻段的電磁光譜，”Liu說。

    吸收體依賴于一種被稱為表面等離子體共振的光學(xué)現(xiàn)象，這是金屬納米粒子表面的自由電子集體運動與某些波長的光發(fā)生相互作用的結(jié)果。金屬納米粒子可以攜帶大量的自由電子，因此它們表現(xiàn)出強烈的表面等離子體共振，但主要表現(xiàn)在可見光波段，而不是在紅外波段。研究人員推斷，如果它們能夠改變自由電子載流子的數(shù)量，它們可以將材料的表面等離子體共振調(diào)諧到不同波長的光。

    Sirbuly解釋道：“通過減少自由電子載流子的數(shù)量可以使等離子體共振延伸到紅外區(qū)域。而增加自由電子載流子的數(shù)量則可以使等離子體共振延伸到紫外區(qū)域。”

    這種方法的難點在于它很難用于金屬，為解決這一挑戰(zhàn)，工程師們設(shè)計制作了一個由可以進行修飾或摻雜的材料制成的吸收體——半導(dǎo)體，以攜帶不同數(shù)量的自由電子。

    研究人員使用一種具有中等數(shù)量自由電子的氧化鋅半導(dǎo)體。這種半導(dǎo)體中結(jié)合了金屬鋅以及鋁摻雜的氧化鋅，具有大量自由電子，雖然其自由電子數(shù)不及金屬，但也足以讓它在紅外區(qū)域表現(xiàn)出等離子體的性質(zhì)了。

    這項研究發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

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