中空硫化铜纳米笼将用于光热转换领域

记者11月21日从中国科学院合肥物质科学研究院了解到，该院固体物理研究所王振洋研究团队在等离激元太阳光热材料研究方面取得新进展，研制出高性能的硫化铜太阳光热墨水和光热薄膜。相关成果日前发表在《纳米研究》上。

太阳光热是太阳能利用的一个重要方面。目前太阳光热仅用于太阳能热水器、节能建筑、干燥系统等领域，如何实现其高端利用，成为太阳能利用领域的挑战性课题。

金纳米颗粒等常见的贵金属纳米材料表现出等离激元光热现象，但这类材料的带内跃迁及散射损耗较大，作为光热转换材料时会降低收集能量的利用率。研究发现，通过调控半导体自身非化学计量比组分，或利用掺杂原子诱导其结构缺陷，可提高载流子浓度，半导体将显示出与贵金属相似的光学性质，适于作为光热转换材料。此外，中空的纳米笼结构能够进一步拓展可利用的光照区间，有效提升光热转换效率。

鉴于此，科研人员运用制备中空纳米颗粒的柯肯达尔（Kirkendall）效应，合成了中空的硫化铜纳米笼，并结合第一性原理计算和有限元仿真模拟，模拟出纳米笼的光学特性，预测了其良好的太阳光热性能。在此基础上，科研人员进一步开发出太阳光热墨水和太阳光热薄膜产品。该研究成果表明，中空的硫化铜纳米笼在太阳光热应用领域具有巨大应用潜力。