中空硫化銅納米籠 將在光熱轉換領域顯身手

科技日報訊 （記者吳長鋒）記者11月21日從中國科學院合肥物質科學研究院瞭解到，該院固體物理研究所王振洋研究團隊在等離激元太陽光熱材料研究方面取得新進展，研製出高性能的硫化銅太陽光熱墨水和光熱薄膜。相關成果日前發表在《納米研究》上。

太陽光熱是太陽能利用的一個重要方面。目前太陽光熱僅用於太陽能熱水器、節能建築、乾燥系統等領域，如何實現其高端利用，成為太陽能利用領域的挑戰性課題。

金納米顆粒等常見的貴金屬納米材料表現出等離激元光熱現象，但這類材料的帶內躍遷及散射損耗較大，作為光熱轉換材料時會降低收集能量的利用率。研究發現，通過調控半導體自身非化學計量比組分，或利用摻雜原子誘導其結構缺陷，可提高載流子濃度，半導體將顯示出與貴金屬相似的光學性質，適於作為光熱轉換材料。此外，中空的納米籠結構能夠進一步拓展可利用的光照區間，有效提升光熱轉換效率。

鑑於此，科研人員運用製備中空納米顆粒的柯肯達爾（Kirkendall）效應，合成了中空的硫化銅納米籠，並結合第一性原理計算和有限元仿真模擬，模擬出納米籠的光學特性，預測了其良好的太陽光熱性能。在此基礎上，科研人員進一步開發出太陽光熱墨水和太陽光熱薄膜產品。該研究成果表明，中空的硫化銅納米籠在太陽光熱應用領域具有巨大應用潛力。