中澳科学家开发出温控纳米光学材料

日前，南开大学物理学院张国权教授的研究团队和澳大利亚国立大学尤里·基夫沙尔教授的研究团队共同开发了一种新型温控纳米材料，在节能方面具有巨大的应用潜力。本研究从纳米粒子的折射率与温度的关系开始。当温度改变时，纳米粒子的折射率也随之改变，从而调节和控制纳米材料的光学性质和功能。该研究论文发表在国际著名学术期刊《高级功能材料》上。

南开大学和澳大利亚国立大学联合培养的博士后研究员、主要研究人员之一徐磊说，温度调节原理类似于汽车后玻璃防雾电热丝。一些微加热元件用于加热这种纳米材料的局部区域，加热过程也可以通过激光照射和其他方法来实现。

徐磊说，这种新型纳米材料非常薄，只有普通发丝厚度的百分之几，而且是由许多纳米粒子设计和排列成一定大小组成的。这些纳米粒子的大小和光的波长是同一个数量级的，它们可以与光共振并控制光的传播轨迹和特性。

记者了解到，这种纳米结构的巨大应用潜力在于节能。例如，它可以集成到当前的车窗中，通过控制入射到车内的太阳光的能量来有效地控制车内的温度，从而防止在夏天由于阳光照射而导致的车内温度过高的问题。它还可以集成到房屋的窗户中，根据季节变化控制进入房间的阳光能量。

此外，这种材料可以通过反射特定波长的光来实现从紫外到红外的辐射防护。该纳米材料轻、小、方便，易于与各种仪器或设备结合，能有效屏蔽目前许多机械行业、各种洁净工作台等场所的红外和紫外危害。

通过设计纳米粒子的大小和排列，这种纳米材料还可以用来屏蔽各种噪音，从而提高各种科学实验的质量。

谈到该材料的实际应用，徐磊表示，温控纳米光学材料有望进一步推广室内植物栽培技术。不同波段的太阳光入射量可以通过不同的季节进行控制，不仅可以合理利用太阳光实现节能，还可以有效提高植物栽培的效率和质量。

据了解，纳米光学主要是通过电磁场和纳米粒子之间的相互作用来控制光，在高效的信息处理和存储、光学计算、超分辨率成像、生物传感器和治疗方面具有非常重要的应用前景。近年来，纳米光学作为一个新的研究领域，引发了世界性的研究热潮，并发展成为最有前途的研究领域之一。(乔)

《中国科学新闻》(第八版，2017年7月25日)