近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)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(jìn)展，研制出高性能的太陽光熱硫化銅光熱墨水和光熱薄膜。相關(guān)研究結(jié)果以Plasmonic Cu27S24 nanocages for novel solar photothermal nanoink and nanofilm為題發(fā)表在Nano Research上。

　　太陽光熱是實現(xiàn)太陽能利用的有效途徑之一，其核心是高性能光熱轉(zhuǎn)換材料。目前太陽光熱作為一種低品位熱源的利用，僅限于太陽能熱水器、節(jié)能建筑、干燥系統(tǒng)等領(lǐng)域，如何實現(xiàn)其高品位利用（如海水淡化和集熱發(fā)電等），成了太陽能利用領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性課題。

　　金納米顆粒等常見的貴金屬納米材料表現(xiàn)出等離激元光熱現(xiàn)象，但貴金屬等離激元材料的帶內(nèi)躍遷及散射損耗較大，作為太陽光熱轉(zhuǎn)換材料時會降低收集能量的利用率。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)控半導(dǎo)體自身非化學(xué)計量比組分，或利用摻雜原子誘導(dǎo)其結(jié)構(gòu)缺陷，可提高載流子濃度，半導(dǎo)體將顯示出與貴金屬相似的光學(xué)性質(zhì)，適于作為太陽光熱材料。此外，中空的納米籠結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步拓展可利用的光照區(qū)間，有效提升光熱轉(zhuǎn)換效率。

　　鑒于此，科研人員運用Kirkendall效應(yīng)合成了中空的硫化銅納米籠，并結(jié)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(xué)特性，預(yù)測了其良好的太陽光熱性能。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了太陽光熱墨水和太陽光熱薄膜產(chǎn)品。該工作表明中空的硫化銅納米籠在太陽光熱應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。

　　上述研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、教育部重點實驗室基金的資助。

　　硫化銅納米籠及其產(chǎn)品光熱效果圖