嵌入式納米顆粒開啟智能玻璃設備新世界

材料牛注：澳大利亞阿德萊德大學(Adelaide)大學的科學家使用直接摻雜法將納米顆粒嵌入玻璃中，創造了一種能夠在低頻光激發下產生明亮均勻光線的半透明材料，該成果有望在超高技術中廣泛應用。

最近在一項突破性的“直接摻雜”進程中，科學家通過將發光納米顆粒嵌入玻璃中得到一種材料，該材料保持近乎完美的半透明狀態，并在低頻光激發下發出明亮的光。該材料能塑造成任何形狀，甚至能夠擠壓成光纖維。研究者聲稱這種新型“混合玻璃”能夠用于制作三維顯示屏、遠程輻射傳感器等新型智能玻璃設備。

澳大利亞阿德萊德（Adelaide）大學的研究人員和麥考瑞（Macquarie）大學、墨爾本（Melbourne）大學的研究人員共同研制了這種發光玻璃。此種玻璃使用雙溫玻璃熔化技術將上轉換場致發光納米顆粒直接注入半透明材料中。被嵌入的納米顆粒吸收兩個或者更多的低能量、較長波長（波長通常比紅外線長）的光子，然后發射出單一的高能量、短波長的光子后產生發冷光的現象。

Tim Zhao博士（來自澳大利亞阿德萊德（Adelaide）大學物理科學院光電和先進傳感研究所）說道：“這些被稱為‘上轉換納米顆粒’的新型納米顆粒有望應用到各種超高技術中，諸如生物傳感、生物醫學成像、三維立體顯示。納米顆粒通常處于惰性狀態，將其整合入玻璃中，為實現新型混合材料和設備開辟了無限可能。該種設備能夠以人們之前未能做到的方式利用納米顆粒的性能。”

Zhao博士認為這種玻璃可以應用到以下場合：使用發光玻璃移液管而不是染料和激光制導的方法來研究大腦中單個的神經元；在復雜的途徑下，使用該發光玻璃能夠像手電筒一樣幫助引導外科醫生。研究者還認為他們的新型直接摻雜法也可以用來嵌入其他類型的納米顆粒，像光子、電子或磁性物質，從而讓玻璃應用在更廣闊的科學領域中。

Zhao博士說道：“如果我們用一種對輻射敏感的納米顆粒注入到玻璃中，然后將混合玻璃制成纖維，我們可以得到一種適用于核設施的遠程傳感器。”

在這項研究之前，將上轉換納米顆粒整合進玻璃中的方法漫長而繁瑣，納米顆粒需要在玻璃中“長大”。這不僅導致了漫長的等待時間，更為重要的是，也導致了玻璃中顆粒物分布不均勻。

Zhao博士說道：“使用我們新型的直接摻雜法能夠保持納米顆粒的完整度，并能很好的分散在玻璃中。該方法涉及到納米顆粒和玻璃的單獨合成、在恰當的條件下將兩者進行結合兩個過程。納米顆粒將保持其特性，玻璃的透明度依然接近原始品質。我們正在邁向一個基于光技術混合材料和設備的新世界。”

該研究成果最近發表在Advanced Optical Materials上。

原文鏈接：Embedded nanoparticles clear the way for smart glass devices

本文由編輯部丁菲菲提供素材，張恒編譯，趙瑾審核。