改变黄金的物理结构赋予其新的电子和光学特性

所获得的结果为创建能够响应外部影响的“智能”材料开辟了道路。

来源:OSP网站大数据新闻

于默奥大学(瑞典)的研究人员证明,在纳米级水平上改变金的物理结构可以从根本上改变其与光的相互作用以及其电子和光学特性。该工作结果发表在《自然通讯》杂志上。

在于默奥,他们对实验室生产的纳米多孔金进行了实验,这是一种人造复合材料(超材料),其特性不是由化学成分决定,而是由微米级或纳米级设计的结构决定。它是一种海绵状材料,孔径小于 100 nm,与致密金相比,表面积更大,催化、光学和感官性能得到改善。后者表征了对外部影响做出反应的能力。

科学家发现,纳米多孔金薄膜与光的相互作用与固体金不同。通过将“金海绵”暴露在超短激光脉冲下,他们发现多孔结构使该材料能够在更宽的光谱范围内吸收更多的光能。

结果,电子的能量显着增加。但这不是物理加热,而是电子的高能激发,影响材料的反应速率和性能。研究发现,纳米多孔薄膜中的电子温度达到约 3200 K(约 2900 °C),而在相同条件下用作参考的非结构化金薄膜中的电子温度仅为 800 K(约 500 °C)。此外,“热”电子需要更长的时间才能冷却并在室温下恢复到原始状态。由激光或光激发的高能“热”电子的能量远高于热平衡,并参与超快过程(例如光催化和传感)。延长它们的使用寿命应该可以提高太阳能电池板或传感器等设备的效率。