美國佐治亞大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新材料，暴露在陽光下一分鐘后可在兩周內(nèi)發(fā)出近紅外光。該材料可廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療及太陽能電池領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表在《自然—材料學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版。
研究人員最先研究的材料為三價(jià)鉻離子，這是一種著名的近紅外光發(fā)射源。當(dāng)暴露在光線下，其電子從基態(tài)快速轉(zhuǎn)移到一個(gè)更高的能量狀態(tài)。隨著電子返回基態(tài)，以近紅外光釋放能量。但三價(jià)鉻離子發(fā)光的時(shí)間一般較短，通常為幾毫秒。在最新的研究中，研究人員采用鋅矩陣和鍺酸鎵構(gòu)建迷宮“陷阱”，其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以捕獲和儲(chǔ)存激發(fā)能量，并在室溫下將儲(chǔ)存的能量以熱能的方式釋放回鉻離子，發(fā)出近紅外光的時(shí)間可長達(dá)兩周。
研究人員花了3年時(shí)間不斷完善配方。最初的材料只能發(fā)出幾分鐘的近紅外光，通過調(diào)整成分比例、燒結(jié)溫度和時(shí)間，最終使材料的發(fā)光時(shí)間長達(dá)兩周。不過研究人員相信，他們尚未找到最佳配方，該材料還有改進(jìn)的余地。
研究人員還用了1年時(shí)間，在室內(nèi)、室外、晴天、陰天、雨天及淡水、咸水等各種環(huán)境中測(cè)試材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使漂白水中腐蝕后，該材料的性能仍能保持3個(gè)月不變。
研究人員認(rèn)為，這種材料將在軍事、醫(yī)療和太陽能電池方面有著廣泛的應(yīng)用。在軍事方面，可利用該材料制成陶瓷光盤，或?qū)⑵浞勰┡c涂料混合，作為照明光源，供配備了夜視裝備的部隊(duì)使用。在醫(yī)療上，可將其與納米粒子組配在一起，與癌細(xì)胞結(jié)合，將癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移視覺化。此外，由于這種材料具有非凡的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換太陽能的能力，有望應(yīng)用其制造更高效的太陽能電池
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