我國科學(xué)家研發(fā)多級結(jié)構(gòu)新型玻璃——用于多色光調(diào)控

【中玻網(wǎng)】光的調(diào)控對于光催化反應(yīng)、光學(xué)感應(yīng)、智能照明等領(lǐng)域的發(fā)展意義重大，近來也受到很多關(guān)注。普通光學(xué)玻璃由于本身結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的各向同性，被廣泛用于鏡子和透鏡系統(tǒng)。然而，在普通光學(xué)玻璃中加入功能單元對光進行調(diào)控則會降低玻璃的透明性。因此，如何在材料內(nèi)設(shè)計并構(gòu)建適當(dāng)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)展的一個關(guān)鍵問題。

　　近日，華南理工大學(xué)發(fā)光材料與器件國家要點實驗室的周時鳳教授研究組從植物葉子中的葉綠體結(jié)構(gòu)得到啟發(fā)，制備了一種多級結(jié)構(gòu)玻璃，這種玻璃能夠?qū)崿F(xiàn)在光照時進行局部相變與松弛，從而達到光調(diào)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。

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

　　這種多級結(jié)構(gòu)的玻璃是氟氧化物混合體系通過高溫熔融淬火和對玻璃可控的誘導(dǎo)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(jié)構(gòu)域的優(yōu)先沉淀；另一方面，這種體系方便通過化學(xué)設(shè)計將過飽和氧化物相進行第二次結(jié)晶，得到多級結(jié)構(gòu)。

　　圖2制備出來的材料具有類葉綠體的結(jié)構(gòu)

　　圖3光在玻璃中內(nèi)部散射減弱，透明度保持良好

　　圖4在摻雜Eu(銪)誘導(dǎo)發(fā)光之后，多級結(jié)構(gòu)玻璃可以進行可控的多色發(fā)光，包括藍色，紅色，甚至白色

　　周時鳳教授研究團隊設(shè)計制造的新型多級結(jié)構(gòu)玻璃，通過合理控制多組分玻璃的松弛可以實現(xiàn)多級結(jié)構(gòu)的調(diào)控；同時，通過摻入摻雜物的化學(xué)價態(tài)和局部化學(xué)環(huán)境的調(diào)整可以實現(xiàn)玻璃的多色可控發(fā)光。這一進展將為不僅對諸如無序光子學(xué)等基本問題的研究帶來啟發(fā)，而且多級結(jié)構(gòu)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。