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图片来源：Science Advances

至少在过去的十年里，“太阳能热”技术（其中包括使用阳光来把水转化为运行涡轮机或进行海水淡化的蒸汽的技术）一直是投资界的宠儿。大约六年前，当莱斯大学的研究人员在冷水中加入了一些纳米颗粒，并将它们的混合物暴露在阳光下而制造出蒸汽时，纳米颗粒开始进入太阳能热的游戏领域。

从那以后，现在被称为光热转换的许多工作已经转向等离子体领域，其利用了光子撞击金属表面时产生的电子波。然而，产生等离子体纳米结构肯定不会像仅仅在水中添加一些纳米颗粒那么简单。

现在，中国的研究人员已经将在水中添加纳米颗粒与等离子体结合在一起，创造出了一种光热转换过程，其效率超过了之前报道的所有等离子体或全介质纳米颗粒。

中山大学的研究人员在Science Advances期刊上介绍了他们所声称的第一种同时具有等离子体和全介电特性的材料。

据中山大学教授、Science Advances上发表的那篇文章的共同作者杨国伟（G. W. Yang）说，实现这种组合的关键是使用具有独特光学对偶性的碲（Te）纳米颗粒。

通过将这些纳米颗粒分散到水中，在太阳辐射下水的蒸发速率提高了三倍。这使得在100秒内将水温从29摄氏度提高到85摄氏度成为可能。

图片来源：Science Advances

热影像显示出了裸硅片（左）和Te纳米颗粒（右）所吸收的太阳辐射的差异。

杨教授说：“当小于120纳米时，Te纳米颗粒表现得如同等离子体纳米颗粒，在大于120纳米时，它们表现得如同高折射率的全介质纳米颗粒。”

Te纳米颗粒能够实现这种二元性，是因为它们具有宽广的尺寸分布（从10到300纳米），其吸收范围可以覆盖整个太阳辐射光谱。

Te纳米颗粒的另一个特性是当它被太阳光激发时，激发能量会完全转移到载流子（电子和空穴）上。这会使载流子脱离均衡状态，进入到较高温度下的特殊动量状态。

杨教授解释说，随着系统向均衡态发展，这些载流子会松弛下来。而当载流子扩散时，会导致一种称为库仑热化的现象，形成热载流子的一种热气体，热载流子会与声子相结合并将其过剩的能量转移到晶格中。这导致了Te纳米颗粒的高效加热能力。

至于将这种方法应用于海水淡化商业市场，杨教授承认，在液体中用纳秒激光烧蚀制备Te纳米颗粒的现有方法是有局限的。“现在，我们正试图通过其他方法来制备Te纳米颗粒。”他补充说。

不过，因为Te纳米颗粒具有独特的光学对偶性，杨教授设想了该技术的其他应用。“我们希望将它们应用于传感器或纳米天线。”他说。

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