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热等离子体激元激活水凝胶基动态光衰减器

DOI：10.1002/adom.202000324 期刊：Advanced Optical Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本研究描述了一种含特定量金纳米棒(GNRs)的温度敏感型水凝胶聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-N-异丙基甲基丙烯酰胺)[P(NIPAm-co-NIPMAm)]薄膜的形貌、光学及热光学特性。利用GNRs的光致热等离子体加热效应来调控初始透明水凝胶薄膜的光学散射特性。水合状态的P(NIPAm-co-NIPMAm)薄膜在室温下呈光学透明状。当通过共振光源(λ=810 nm)照射GNRs使其温度升至37°C以上时，薄膜会发生从溶胀水合态到收缩脱水态的可逆相变。该现象导致光学透明度出现从透明到不透明的剧烈可逆变化。由于GNRs周围平均折射率升高，其纵向吸收带还会产生显著红移(约30 nm)。这一变化与采用修正Gans理论处理椭球形纳米粒子的特设理论模型相符。复合薄膜的形貌分析显示GNRs呈良好隔离的随机分散状态。热光学实验表明该材料可作为全光控光衰减器(对比度达65%)，能便捷集成于智能窗和光响应光衰减器等现代光学应用领域。
作者： Filippo Pierini，Alexa Guglielmelli，Olga Urbanek，Pawel Nakielski，Luigia Pezzi，Robert Buda，Massimiliano Lanzi，Tomasz A. Kowalewski，Luciano De Sio
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过结合金纳米棒（GNRs）和响应性水凝胶材料，开发并表征一种光控光学束衰减器，重点研究其形态学、光谱学和热光学特性。

研究成果

该研究成功展示了一种利用金纳米棒（GNRs）和响应性水凝胶材料制备的光控光学光束衰减器。复合薄膜表现出优异的光学可逆性和稳定性，在智能窗和光学衰减器领域具有应用潜力。未来工作将通过提高金纳米棒浓度并改善其在水凝胶基质中的分散性，以降低激活所需的光强。

研究不足

该研究承认在光谱灵敏度、衰减和响应时间方面仍有进一步改进的必要。当前设置需要相对较高的泵浦强度才能激活，这可能会限制实际应用。

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