如何构建具有高效光-电和光-光转换效率的纳米材料？学术资讯

来源：中国科学材料

光激发下金属（金、银、铜、铝等）纳米结构中的等离激元共振具有高效的光俘获能力，并能极大地增强光与物质之间的相互作用。由等离激元材料与其他功能材料（铂、钯等催化活性金属材料，半导体材料等）构成的异质纳米结构在光催化、太阳能光伏器件、非线性光学等领域具备很大的应用潜力。

图1. 等离激元异质纳米材料在太阳能和光学领域具有很大的应用潜力。（图片来自pixabay.com）

武汉大学物理科学与技术学院王取泉和周利课题组等在Science China Materials发表综述文章，详细介绍了等离激元异质纳米结构可控制备和应用的最新进展。

文章着重介绍了以下四种类型的等离激元异质纳米结构：i）由两种等离激元金属组成的异质纳米结构；ii）由等离激元金属和催化活性金属组成的异质纳米结构；iii）由等离激元金属和半导体材料组成的异质纳米结构，包括半导体材料的对称生长和非对称生长；iv）三组分的金属-半导体异质纳米结构。

图2. 几种非对称等离激元异质纳米结构。(a,b) Janus型CdS/Au(a)和Cu2-xSe/Au(b)二聚体；(c,d,e) 麦克风型(c)、哑铃型(d)和牙刷型(e)AgCdSe/Au一维纳米棒；(f,g) 哑铃型TiO2/Au(g)和CeO2/Au(h)一维纳米棒；(h,i) 生长在金纳米颗粒上的CuSe(h)和MnO2(i)超薄二维纳米片。

金属表面等离激元共振具有很多独特的光学性质，包括局部电磁场增强、强烈的光学吸收和散射、热电子生成和转移、光热效应等。通过构建等离激元异质纳米结构，利用等离激元材料的高效光俘获能力，并借助等离激元与邻近材料的相互作用，能够有效提高光伏和光催化过程中光子-电子和光子-化学能的转换效率，以及增强多种线性（荧光）和非线性（二次谐波、多光子发射）光学过程。

等离激元异质纳米结构的性能与材料结构、形貌、尺寸等诸多因素密切相关。因此，等离激元异质纳米结构的可控制备显得非常重要，其合成制备方法和优异的光学性质在等离激元增强的非线性光学、光谱学、光催化、太阳能光伏等诸多领域具有极大的应用前景。该工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金支持。

文章信息：

Zhong, Y., Ma, S., Chen, K., Wang, P.F., Qiu, Y.H., Liang, S., Zhou, L., Chen, Y., Wang, Q.Q., Controlled growth of plasmonic heterostructures and their applications. Sci. China Mater.(2020). https://doi.org/10.1007/s40843-019-1262-6

来源：SciChinaMater 中国科学材料

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