嵌入式纳米颗粒开启智能玻璃设备新世界

材料牛注：澳大利亚阿德莱德大学(Adelaide)大学的科学家使用直接掺杂法将纳米颗粒嵌入玻璃中，创造了一种能够在低频光激发下产生明亮均匀光线的半透明材料，该成果有望在超高技术中广泛应用。

最近在一项突破性的“直接掺杂”进程中，科学家通过将发光纳米颗粒嵌入玻璃中得到一种材料，该材料保持近乎完美的半透明状态，并在低频光激发下发出明亮的光。该材料能塑造成任何形状，甚至能够挤压成光纤维。研究者声称这种新型“混合玻璃”能够用于制作三维显示屏、远程辐射传感器等新型智能玻璃设备。

澳大利亚阿德莱德（Adelaide）大学的研究人员和麦考瑞（Macquarie）大学、墨尔本（Melbourne）大学的研究人员共同研制了这种发光玻璃。此种玻璃使用双温玻璃熔化技术将上转换场致发光纳米颗粒直接注入半透明材料中。被嵌入的纳米颗粒吸收两个或者更多的低能量、较长波长（波长通常比红外线长）的光子，然后发射出单一的高能量、短波长的光子后产生发冷光的现象。

Tim Zhao博士（来自澳大利亚阿德莱德（Adelaide）大学物理科学院光电和先进传感研究所）说道：“这些被称为‘上转换纳米颗粒’的新型纳米颗粒有望应用到各种超高技术中，诸如生物传感、生物医学成像、三维立体显示。纳米颗粒通常处于惰性状态，将其整合入玻璃中，为实现新型混合材料和设备开辟了无限可能。该种设备能够以人们之前未能做到的方式利用纳米颗粒的性能。”

Zhao博士认为这种玻璃可以应用到以下场合：使用发光玻璃移液管而不是染料和激光制导的方法来研究大脑中单个的神经元；在复杂的途径下，使用该发光玻璃能够像手电筒一样帮助引导外科医生。研究者还认为他们的新型直接掺杂法也可以用来嵌入其他类型的纳米颗粒，像光子、电子或磁性物质，从而让玻璃应用在更广阔的科学领域中。

Zhao博士说道：“如果我们用一种对辐射敏感的纳米颗粒注入到玻璃中，然后将混合玻璃制成纤维，我们可以得到一种适用于核设施的远程传感器。”

在这项研究之前，将上转换纳米颗粒整合进玻璃中的方法漫长而繁琐，纳米颗粒需要在玻璃中“长大”。这不仅导致了漫长的等待时间，更为重要的是，也导致了玻璃中颗粒物分布不均匀。

Zhao博士说道：“使用我们新型的直接掺杂法能够保持纳米颗粒的完整度，并能很好的分散在玻璃中。该方法涉及到纳米颗粒和玻璃的单独合成、在恰当的条件下将两者进行结合两个过程。纳米颗粒将保持其特性，玻璃的透明度依然接近原始品质。我们正在迈向一个基于光技术混合材料和设备的新世界。”

该研究成果最近发表在Advanced Optical Materials上。

原文链接：Embedded nanoparticles clear the way for smart glass devices

本文由编辑部丁菲菲提供素材，张恒编译，赵瑾审核。