只需撒上并收集光线——这就是使用纳米级银立方体制造高效太阳能电池板、热探测器和专用相机的方法。
这些立方体随机散布在聚合物涂层金属片上，形成一种几乎吸收所有入射光的装置。与其他光吸收器不同，它制造相对简单且廉价，并且可以大规模生产，用于工业甚至家庭应用。
这种材料可以被调整以捕获所需波长的光，今天在《自然》杂志上进行了描述。它由北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学的材料科学家 David Smith 和他的同事开发。
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困于间隙中
能够捕获所有或几乎所有入射光的吸收器通常由超材料制成——超材料是被设计成具有自然界中不存在的特定属性的材料。它们通常具有精确放置的、小于光波长的组件，这使它们能够以奇特的方式操纵光线（参见“理想焦点”）。
这些微小的组件是在使用光刻技术的费力且昂贵的蚀刻工艺中精心制造的，因此光吸收器难以大量制造。
Smith 和他的团队采取了不同的方法。他们将一薄片金安装在一块玻璃上，并将其浸入两种有机化学物质中，以在金的顶部构建一个均匀的、仅有几个纳米厚的聚合物层。然后，他们制作了大约 74 纳米宽的银立方体，并将它们散布在聚合物的顶部。
当具有特定波长的光照射到设备中的纳米立方体时，它会激发立方体的电子，这些电子开始与金膜中的电子一起振荡。Smith 解释说，薄膜和纳米立方体之间的这种“等离子体共振”似乎将光线拉入它们之间的绝缘聚合物间隙中，并将其困在那里。
不同波长
聚合物的厚度至关重要——它决定了收集的光的波长。组合设备阵列中不同的聚合物厚度可以在它们之间吸收广泛的光波长。
Smith 说他的设备与蚀刻系统一样有效，而且更容易制造。
在瑞典基斯塔皇家理工学院研究类似系统的 Min Qiu 也同意：“使用光刻技术制造非常大的结构非常耗时。” 他说，一个 100 微米见方的蚀刻光吸收器需要长达一个小时才能制备，而一个 1 毫米见方的贴片则需要长达 100 倍的时间。
Qiu 说，Smith 的系统有可能更容易大规模制备。然而，在实际应用之前，该团队必须找到一种方法使所有纳米立方体的大小相同；它们目前的尺寸略有不同。
Smith 还考虑使用不同的材料来形成绝缘间隙，因为他说有机聚合物可能不适合高温应用。
在亨茨维尔阿拉巴马大学研究纳米光子学的 Junpeng Guo 说，这种方法可能有助于使超材料更加实用。“这会将技术带入普通人的生活，”他说。例如，纳米立方体吸收器可用于提高太阳能屋顶热水器的效率。