日前，南開大學(xué)物理學(xué)院教授張國權(quán)研究組與澳大利亞國立大學(xué)教授尤里·基夫沙爾研究組共同開發(fā)出一種新型溫控納米材料，在節(jié)能方面有巨大的應(yīng)用潛力。這項(xiàng)研究從納米顆粒折射率和溫度的變化關(guān)系著手，當(dāng)改變溫度時(shí)，納米顆粒的折射率發(fā)生變化，從而對納米材料的光學(xué)性質(zhì)和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。研究論文發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》上。

領(lǐng)銜研究者之一、南開大學(xué)與澳大利亞國立大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士后徐雷介紹說，調(diào)溫原理類似于汽車后玻璃防起霧的加熱絲，通過一些微型加熱元件對這種納米材料局部區(qū)域加熱，另外也可通過激光照射等方式實(shí)現(xiàn)加熱過程。

徐雷說，這種新型納米材料非常薄，厚度只有普通頭發(fā)絲的幾百分之一，是由許多納米顆粒經(jīng)過一定尺寸設(shè)計(jì)和排列組成的。這些納米顆粒的尺寸和光的波長在同一量級，可以和光產(chǎn)生共振，實(shí)現(xiàn)對光的傳播軌跡和特性的操控。

記者了解到，這種納米結(jié)構(gòu)的巨大應(yīng)用潛力體現(xiàn)在節(jié)能方面。比如，可以將其集成到目前的汽車窗戶上，通過控制入射到車內(nèi)的太陽光能量實(shí)現(xiàn)對車內(nèi)溫度的有效控制，防止夏季因暴曬在太陽光下而導(dǎo)致的車內(nèi)溫度過高等問題；還可以將其集成到房屋窗戶上，根據(jù)季節(jié)變化來控制進(jìn)入室內(nèi)的太陽光能量。

另外，這種材料通過反射指定波長的光，可以實(shí)現(xiàn)對從紫外線到紅外線的輻射防護(hù)。這種納米材料輕小便捷，還很容易與各種儀器或設(shè)備結(jié)合，可有效屏蔽目前很多機(jī)械工業(yè)和各種超凈工作臺等場所中的紅外與紫外危害。

通過設(shè)計(jì)納米顆粒的尺寸和排列，這種納米材料也可以用來實(shí)現(xiàn)對各種噪聲的屏蔽，從而提高各類科學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。

談到該材料的實(shí)際應(yīng)用，徐雷表示，這種溫控納米光學(xué)材料有望進(jìn)一步促進(jìn)室內(nèi)植物栽培技術(shù)，通過不同季節(jié)來控制太陽光不同波段入射量，不僅能合理利用太陽光實(shí)現(xiàn)節(jié)能，還可有效提升植物栽培的效率與質(zhì)量。

據(jù)了解，納米光學(xué)主要通過電磁場和納米顆粒之間的相互作用實(shí)現(xiàn)對光的操控，在高效信息處理與存儲、光學(xué)計(jì)算、超分辨成像、生物傳感及治療等方面都有很重要的應(yīng)用前景。近年來，納米光學(xué)作為一個(gè)新興研究領(lǐng)域已引發(fā)全世界范圍內(nèi)廣泛的研究熱潮，并發(fā)展成最有前景的研究領(lǐng)域之一。