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

    2月4日，洛杉磯的科學家們開發出一種超薄、柔軟、質輕的材料，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圣地亞哥分校（University of California San Diego）的工程師們開發出來的。它能吸收87%以上的近紅外光（1200-2200nm），其中98%的吸收發生在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”吸光材料已經存在，但它們體積龐大、彎曲時易折斷，且無法根據人們的需要設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域的應用。

    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目信號的自然光及無線電波。

    加州大學圣地亞哥分校Zhaowei Liu和Donald Sirbuly教授領導的研究小組通過開發一種新型納米顆粒，創造了一種超薄、靈活可調的寬波段吸收體。“這種材料提供寬波段選擇性吸收，可以調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現象，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生相互作用的結果。金屬納米粒子可以攜帶大量的自由電子，因此它們表現出強烈的表面等離子體共振，但主要表現在可見光波段，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量，它們可以將材料的表面等離子體共振調諧到不同波長的光。

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

    這種方法的難點在于它很難用于金屬，為解決這一挑戰，工程師們設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——半導體，以攜帶不同數量的自由電子。

    研究人員使用一種具有中等數量自由電子的氧化鋅半導體。這種半導體中結合了金屬鋅以及鋁摻雜的氧化鋅，具有大量自由電子，雖然其自由電子數不及金屬，但也足以讓它在紅外區域表現出等離子體的性質了。

    這項研究發表在Proceedings of the National Academy of Sciences期刊上。

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責任編輯：劉洋

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