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Advanced Optical Materials: 光活性納米晶玻璃:材料制備和應用
2019-09-04 17:21:35 | 【 【打印】【關閉】

  光活性納米晶玻璃是將具有獨特光學特性的納米晶顆粒分散在玻璃中制備而成的復合 (或雜化)光學材料。光活性納米晶玻璃的制備和應用可以追溯到公元前4世紀。當時,具有嫻熟技能和豐富經驗的玻璃工匠通過在玻璃中加入貴金屬如金銀銅已經制造出了絢爛色彩的玻璃。由于其制備的秘密性和色彩的唯一性,這些彩色玻璃一直作為奢侈裝飾品獲得著教會和貴族階層的青睞。直到20世紀初,人們才認識到這些玻璃的色彩(暖色系)來源于在制備過程中原位形成并均勻分散的金屬納米顆粒產生。該發現立即喚起了極其廣泛的興趣,不僅推動了對局域表面等離子共振的研究,獲得了如何在玻璃中精確控制金屬納米顆粒產生的知識和技能,也直接引發了發生在20世紀的玻璃科學研究上的重大突破并催生了一系列實用產品(例如變色眼鏡,光通信行業扮演重要角色的雙色偏振鏡)。近些年,隨著納米技術在理論研究和材料制備上的深入發展和日臻成熟,科研人員制備出了一系列組分、大小、形狀和結構各異的光活性納米晶顆粒。由于玻璃的廣泛使用以及其優異的光化學特性和熱力學穩定性,相關科研人員孜孜不倦地開始了光活性納米晶玻璃的開發工作,他們認為納米晶顆粒和玻璃基質的結合蘊藏著發展新一代新型光學器件的巨大潛力。

 

  日前,澳洲阿德萊德大學,德國洪堡學者趙江波博士受邀,攜課題組博士生韋云樂、Heike Ebendorff-Heidepriem教授,基于近年來本團隊的相關工作和一系列文獻報道,綜述并展望了光活性納米晶玻璃在材料制備和應用方面的研究進程。文章首先歸納了制備具有優異光學特性的納米晶玻璃的指導準則,并概述了目前廣泛使用的分散納米晶顆粒到玻璃中的方法(由熱、光或機械力驅動的納米晶原位生長,以及通過溶膠-凝膠反應、與玻璃粉末共熔 或直接分散到玻璃熔液中的非原位方式將獨立制備的納米晶摻入到玻璃中),并分析了各種方法基于指導準則的優缺點。文章還首次回顧了三種用于后期調控已經分散在玻璃中納米晶形狀和朝向的技術(目前主要為金屬):對納米晶玻璃在特定方向上施力將其拉長,利用飛秒光或者高能離子束以特定方向照射納米晶玻璃。文章隨后例舉了光活性納米晶玻璃在新型固態照明、先進光存儲、智能窗和高能探測或醫療診斷器件中的實際應用。文章最后總結了光活性納米晶玻璃在制備和應用方面的挑戰和前景。堅信隨著玻璃與納米科技的蓬勃發展該領域必將孕育出一系列先進光學器件,造福全人類。相關論文以題為“Recent Advances in Hybrid Optical Materials: Integrating Nanoparticles within a Glass Matrix”發表在Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201900702)上。 

  文章來源:materialsviewschina

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