只需撒上並收集光線——這就是使用奈米級銀立方體制造高效太陽能電池板、熱探測器和專用相機的方法。
這些立方體隨機散佈在聚合物塗層金屬片上，形成一種幾乎吸收所有入射光的裝置。與其他光吸收器不同，它製造相對簡單且廉價，並且可以大規模生產，用於工業甚至家庭應用。
這種材料可以被調整以捕獲所需波長的光，今天在《自然》雜誌上進行了描述。它由北卡羅來納州達勒姆市杜克大學的材料科學家 David Smith 和他的同事開發。
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困於間隙中
能夠捕獲所有或幾乎所有入射光的吸收器通常由超材料製成——超材料是被設計成具有自然界中不存在的特定屬性的材料。它們通常具有精確放置的、小於光波長的元件，這使它們能夠以奇特的方式操縱光線（參見“理想焦點”）。
這些微小的元件是在使用光刻技術的費力且昂貴的蝕刻工藝中精心製造的，因此光吸收器難以大量製造。
Smith 和他的團隊採取了不同的方法。他們將一薄片金安裝在一塊玻璃上，並將其浸入兩種有機化學物質中，以在金的頂部構建一個均勻的、僅有幾個奈米厚的聚合物層。然後，他們製作了大約 74 奈米寬的銀立方體，並將它們散佈在聚合物的頂部。
當具有特定波長的光照射到裝置中的奈米立方體時，它會激發立方體的電子，這些電子開始與金膜中的電子一起振盪。Smith 解釋說，薄膜和奈米立方體之間的這種“等離子體共振”似乎將光線拉入它們之間的絕緣聚合物間隙中，並將其困在那裡。
不同波長
聚合物的厚度至關重要——它決定了收集的光的波長。組合裝置陣列中不同的聚合物厚度可以在它們之間吸收廣泛的光波長。
Smith 說他的裝置與蝕刻系統一樣有效，而且更容易製造。
在瑞典基斯塔皇家理工學院研究類似系統的 Min Qiu 也同意：“使用光刻技術製造非常大的結構非常耗時。” 他說，一個 100 微米見方的蝕刻光吸收器需要長達一個小時才能製備，而一個 1 毫米見方的貼片則需要長達 100 倍的時間。
Qiu 說，Smith 的系統有可能更容易大規模製備。然而，在實際應用之前，該團隊必須找到一種方法使所有奈米立方體的大小相同；它們目前的尺寸略有不同。
Smith 還考慮使用不同的材料來形成絕緣間隙，因為他說有機聚合物可能不適合高溫應用。
在亨茨維爾阿拉巴馬大學研究奈米光子學的 Junpeng Guo 說，這種方法可能有助於使超材料更加實用。“這會將技術帶入普通人的生活，”他說。例如，奈米立方體吸收器可用於提高太陽能屋頂熱水器的效率。