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收获阳光的纳米方块

发表于:2012-12-10 15:07:00    

散在金膜上的纳米方块可吸收光线,提高太阳能效率

装有银质立方体的设备可扩大太阳能的光吸收面积

撒下去,然后收获阳光——这是由银质纳米方块创造的奇迹,它可用作高效太阳能电池、热探测器、专业相机。

纳米方块凌乱散布在高分子镀膜金属材料上,组成设备。该设备可吸收所有照射到它的阳光,与其他吸光设备不同,它非常便捷,可被大规模的生产,甚至可用于家庭。

《自然》杂志写道:这种材料,还可被调节捕捉特定波长的光波,是由大卫斯密斯(David Smith)及其同事发明。大卫是杜克大学(位于北卡罗来纳州德姆市)的材料学家。

  被困绝境的光

可吸收所有到达光(至少是大部分)的吸收器,通常使用超材料——而这种达到工程学特定属性的材料并不能在自然界中发现。它们精确地放置在小于波长的组件中,这样它们就可以奇异的方式操纵光。

而这些微小组件都经过了煞费苦心的制作,使用光刻技术,昂贵且设计复杂,所以很难大量生产。

而斯密斯和他的团队采取了不同的做法。他们在一块玻璃上安装了一块薄黄金,然后将其夹在两块有机物质中,构成一个聚合层,离金膜只有几纳米厚,再将约74纳米宽的银质方块散布在聚合物之上。

斯密斯解释道,当特定波长的光波击中纳米方块时,被激发出的纳米方块电子便与金膜电子共同振荡。金模与纳米立方体之间的“等离子共振”将光逼近它们之间的夹层,将光困住。

  不同波长的光

聚合层的厚度是关键,它决定了吸收光的波长。一组联合装置有不同厚度的聚合层,可以吸收所有波长的光(大部分)。

斯密斯说他的设备与光刻系统一样完美,但更简单。

邱敏(Min Qiu)在皇家理工学院(Royal Institute of Technology )(位于瑞典西斯塔)相似部门工作,他也认为利用光刻技术太耗费时间,无法大量生产。一个可吸收100微米的光刻正方形需要花费一个小时准备,而可吸收1毫米则需要花费100个小时。

斯密斯的方法则更易用于大规模的准备。不过,在这个方法能实际应用前,他们必须寻找一个方法使得所有的纳米方块尺寸相同,目前它们略有不同。

而斯密斯也在寻找绝缘层的替代品,因为有机材料或许无法承受高温。

郭俊鹏(Junpeng Guo)认为这种方法可使特异材料更具实用性,他在亨茨维尔市阿拉巴马大学( University of Alabama in Huntsville.)纳米光子学任职。他说“这项技术被带到了普通人的生活中去。”例如,纳米方块吸收器可以用作屋顶热水器的太阳能,更具效率。

  作者:凯瑟琳·桑德森(Katharine Sanderson )

责任编辑:太阳能
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