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如何有效抵挡辐射?改变硅基介电纳米材料折射率即可实现
2017-07-26 16:07
来源:phys
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  澳大利亚国立大学(ANU)的一个团队开发了一种新的硅基介电纳米材料,其薄膜的折射率可以随温度而变化,可以动态地反射有害辐射。该材料被应用于“扁平光学”等新兴领域。

  

图片:硅纳米材料选择性地反射或透射光

  硅纳米材料呈亚波长金属孔阵列结构,其结构呈不同对称性的微孔阵列。光透过孔洞就好比通过环的棒,以不寻常的透射方式与电磁波发生作用。例如,在分表中,光波可以沿相反的方向转向。这种特有的性质意味着该材料可以被应用于制造超透镜、全息图和光栅。

  由于在电磁光谱的红外部分具有高透明度,所以全介电元件将成为新一代平面光学器件的理想选择,尤其适用于电信通信方面。然而,目前棘手的问题是材料表面难以调整。

  共振纳米颗粒

  Andrey Miroshnichenko,Lei Xu和Mohsin Rahmani领导的研究团队目前开发了一种基于二维硅盘阵列结构的材料,其折射率可以通过对其进行加热来改变。硅盘由在特定频率谐振的纳米颗粒组成。

  拉赫马尼解释道:“通过计算这些光学性能的变化,我们可以改变这些粒子的折射率从而调整它们的共振频率。因此,我们可以设计一个在加热前后共振频率不一样的材料表面。它们在改变光学性能前后可以起不同的作用,从反射光实现到发射光,反之亦然。

  防护应用

  硅纳米材料仅为几十纳米厚,当其应用于各种材料表面时,包括纺织品,能够将其自然光反射紫外线或红外光。例如,它可能适用于宇航员的太空服,这样宇航员在太空环境中免受紫外线辐射。它也可能被用于制作金属和元积分图。

  拉赫马尼解释说,这种技术与目前依靠吸收宽滤波器辐射的技术相比,前者抵抗有害辐射效果显著。

  适合其他波长

  硅纳米材料甚至可以适用于其他波长,包括可见光。Miroshnichenko补充说,这意味着它可能用于建筑和节能应用。

  他表示:“这好比,我们有一个可以根据需要变成镜子的窗口,或者通过这个窗口来控制通过的光线,这取决于是晴天还是阴天。”

  “最重要的方面是,我们避免了对不同频率需要有不同的保护层的弊端。”徐解释道,“在当前的技术中,每个大容量保护层会阻挡或传输一定的频率,但是我们的表面可以用于根据需要针对不同的频率来保护设备和表面。”

  研究人员说,他们现在正在努力将技术扩大到更广泛的应用范围。 “目前,硅纳米颗粒可以透射紫外线和红外线。”拉赫马尼说道, “我们计划采用另一种散装材料,改变纳米尺寸,利用相同的物理学来超越紫外线,甚至超越X射线。

  原文来自:phys,由材料科技在线团队翻译整理。


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