本報訊 近日，日本國立研究所材料納米構(gòu)造中心納米系統(tǒng)光子學(xué)組研究團隊通過數(shù)值計算發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氮化物和碳化物納米顆粒能有效吸收陽光。同時實驗證實，當(dāng)?shù)锛{米顆粒分散于水中時，會迅速提升水溫。通過有效利用陽光，這些納米顆?？赡鼙粦?yīng)用于水的加熱和蒸餾。

    水和空氣加熱占家庭能源消耗的55%。如果陽光可以高效地轉(zhuǎn)化為熱量，那么無需使用電能來加熱水和空氣將成為可能，從而減少二氧化碳的排放量。利用常規(guī)的太陽能集熱器和集熱管吸收陽光的方法會由于熱傳導(dǎo)方式導(dǎo)致熱量損失。由于納米顆粒分散在介質(zhì)中時可直接加熱包括水在內(nèi)的介質(zhì)，因此而備受關(guān)注。

    最近，上述研究團隊和日本國立研究所環(huán)境與能源材料部高級研究員Naoto Umezawa共同通過第一性原理計算來尋找適合光熱轉(zhuǎn)換的納米顆粒材料，并估算其物理性能。研究團隊發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氮化物和碳化物——陶瓷能夠高效吸收陽光。

    此外，在將氮化鈦（TiN）從眾多過渡金屬氮化物中挑選出后，研究團隊將TiN納米顆粒分散進(jìn)水中，并對水溶液進(jìn)行光照。在這項實驗中，研究團隊證實TiN納米顆粒能以接近90%的高效率將陽光轉(zhuǎn)化為熱量。由于TiN納米顆粒表現(xiàn)出寬帶等離子體共振，因此在每個納米顆?；蟃iN納米顆粒的陽光吸收效率可能比金、碳納米顆粒的更高。

    在未來的研究中，該團隊正計劃將所得成果應(yīng)用于地?zé)?、水熱、污水和海水的蒸餾上。除了這個項目，該研究團隊還致力于其他納米顆粒的應(yīng)用，諸如介于聚合物和納米顆粒之間的高分子材料的發(fā)展、納米顆粒介導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)研究。（盛夏）

    《中國科學(xué)報》 (2016-06-28 第6版 前沿)