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我國科學(xué)家研發(fā)多級結構新型玻璃——用于多色光調控

2017-11-29 來(lái)源：材料前沿科技

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【中玻網(wǎng)】光的調控對于光催化反應、光學(xué)感應、智能照明等領(lǐng)域的發(fā)展意義重大，近來(lái)也受到很多關(guān)注。普通光學(xué)玻璃由于本身結構表現出的各向同性，被廣泛用于鏡子和透鏡系統。然而，在普通光學(xué)玻璃中加入功能單元對光進(jìn)行調控則會(huì )降低玻璃的透明性。因此，如何在材料內設計并構建適當功能單元，使得功能單元對材料本身透光度影響較小，是光可控玻璃發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

　　近日，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家要點(diǎn)實(shí)驗室的周時(shí)鳳教授研究組從植物葉子中的葉綠體結構得到啟發(fā)，制備了一種多級結構玻璃，這種玻璃能夠實(shí)現在光照時(shí)進(jìn)行局部相變與松弛，從而達到光調控的目的。論文成果以題為"Multiscale structured glass for advanced light management"發(fā)表在SCI收錄期刊Journal of Material Chemistry C上。

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　　圖1植物葉綠體中具有扁平狀的類(lèi)囊體，用于增加光程與調控光子轉換

　　這種多級結構的玻璃是氟氧化物混合體系通過(guò)高溫熔融淬火和對玻璃可控的誘導松弛制成。采用這種體系的原因一方面是螢石(含氟)組分顯示出高的成核速率，從而確保高納米結構域的優(yōu)先沉淀；另一方面，這種體系方便通過(guò)化學(xué)設計將過(guò)飽和氧化物相進(jìn)行第二次結晶，得到多級結構。

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　　圖2制備出來(lái)的材料具有類(lèi)葉綠體的結構

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　　圖3光在玻璃中內部散射減弱，透明度保持良好

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　　圖4在摻雜Eu(銪)誘導發(fā)光之后，多級結構玻璃可以進(jìn)行可控的多色發(fā)光，包括藍色，紅色，甚至白色

　　周時(shí)鳳教授研究團隊設計制造的新型多級結構玻璃，通過(guò)合理控制多組分玻璃的松弛可以實(shí)現多級結構的調控；同時(shí)，通過(guò)摻入摻雜物的化學(xué)價(jià)態(tài)和局部化學(xué)環(huán)境的調整可以實(shí)現玻璃的多色可控發(fā)光。這一進(jìn)展將為不僅對諸如無(wú)序光子學(xué)等基本問(wèn)題的研究帶來(lái)啟發(fā)，而且多級結構玻璃可能在光學(xué)傳感，顯示器，光學(xué)放大，甚至激光等領(lǐng)域成為新一代的光學(xué)材料。

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