Высокоэффективный светопоглощающий материал создан инженерами

02.02.2017, 04:35 Наука

Новый, эффективный светопоглощающий материал разработан инженерами Университета Калифорнии в Сан-Диего. Гибкая пленка способна улучшить прозрачные оконные покрытия, которые будут охлаждать здания и автомобили в солнечные дни; увеличить более чем в три раза КПД солнечных батарей; а также усовершенствовать тонкие, легкие щиты, которые блокируют тепловое обнаружение.

Технологи во главе с Zhaowei Liu создали почти идеальный широкополосный абсорбер, поглощает более 87 процентов ближнего инфракрасного света (1200 до 2200 нанометров длины волн) с поглощением 98 процентов при 1,550 нм. Материал способен поглощать свет с любого угла и теоретически может быть настроен для поглощения света определенных длин волн, позволяя другим проходить.

«Этот материал обеспечивает селективное поглощение, которое может настраиваться на различные части электромагнитного спектра», говорят разработчики.

Новый поглотитель опирается на оптические явления, такие как поверхностный плазмонный резонанс, движения свободных электронов, которые происходят на поверхности металлов при взаимодействии с определенными длинами волн света. Наночастицы металлов могут нести много свободных электронов, поэтому они проявляют сильный поверхностный плазмонный резонанс, но в основном в видимом свете, а не в инфракрасной области спектра.

Liu с коллегами посчитали, что если бы они могли изменить количество свободных электронных носителей, они могли бы настроить поверхностный плазмонный резонанс материала для различных длин волн света. Для решения этой проблемы, инженеры разработали и построили поглотитель из материалов, которые могут быть модифицированы или легированы, и нести разное количество свободных электронов: полупроводников. Исследователи использовали оксид цинка, который имеет умеренное количество свободных электронов, и соединили его с его металлической версией, легированным алюминиевым оксидом цинка, в котором находится большое количество свободных электронов.

Материалы были объединены и структурированы с использованием передовых нано технологий. В данный момент, метод все еще находится на стадии развития, но ученые продолжают работать, исследуя различные материалы, геометрические формы и конструкции для разработки поглотителей, которые работают при разных длинах волн света для различных областей применения.