近期，中國科學院合肥物質科學研究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進展，研製出高性能的太陽光熱硫化銅光熱墨水和光熱薄膜。相關研究結果以Plasmonic Cu27S24 nanocages for novel solar photothermal nanoink and nanofilm為題發表在Nano Research上。
太陽光熱是實現太陽能利用的最有效途徑之一，其核心是高性能光熱轉換材料。目前太陽光熱作為一種低品位熱源的利用，僅限於太陽能熱水器、節能建築、乾燥系統等領域，如何實現其高品位利用（如海水淡化和集熱發電等），成了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，但貴金屬等離激元材料的帶內躍遷及散射損耗較大，作為太陽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，適於作為太陽光熱材料。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。
鑒於此，科研人員運用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，擬合了納米籠的光學特性，預測了其良好的太陽光熱性能。在此基礎上，進一步開發了太陽光熱墨水和太陽光熱薄膜產品。該工作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。
上述研究得到了國家自然科學基金項目、教育部重點實驗室基金的資助。
論文鏈接
硫化銅納米籠及其產品光熱效果圖