金属颗粒的颜色通常不同于大块材料的颜色。当金属颗粒的尺寸小于一定值时,由于光波的全吸收,通常会呈现黑色。
今天我们就来说说超微粒子、纳米半导体粒子、硅半导体材料的光学特性。
超细粒子的光学特性
超微粒子不仅吸收光波,还会散射光波。


超微金属颗粒对光的反射率甚低,通常可低于1%,而对太阳光谱似乎具有全吸收性质,因此通常又称为“太阳黑体”。例如,颗粒尺寸为10nm 的金微粒对波长0.3~2.5pm的光波反射率低于1%,称为全黑。超细金属颗粒对光的反射率非常低,通常低于1%,但它们似乎对太阳光谱有完全吸收,因此通常被称为& ldquo太阳的黑体& rdquo。如粒径为10nm的金颗粒对波长为0.3~2.5pm的光波的反射率小于1%,称为全黑。
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铬黑被广泛用作太阳能的选择性吸收剂,铂黑是著名的催化剂。金属颗粒对光的全吸收在实际中非常有用,例如可用作光热转换材料、光电探测器、红外隐身材料等。
半导体纳米粒子的光学特性
近年来,纳米半导体材料的光学性质备受关注。

图中显示了半导体粒子由于量子尺寸效应的分裂能级,图中还显示了表面能级状态。能级的位置与粒子大小密切相关。随着颗粒尺寸变小,能级间距变大,吸收光谱蓝移。
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在化妆品中添加包覆型纳米ZnO粉末,可以有效防止皮肤受到紫外线辐射的伤害和皮肤癌。
纳米二氧化钛粉末也可以起到同样的作用。将其添加到纤维和衣物中,可有效防止紫外线,并具有抗菌和除臭的作用。

纤维中可加入纳米ZrC粉,制成保暖纤维。它能吸收阳光并将其转化为热能,温度可提高5~10C。因此,超细粉体光学特性的研究与人们的日常生活密切相关。
硅材料的光学特性
硅是半导体最基本的材料,也是微电子器件的基础。但由于其间接带隙结构,发射光子时需要场参与,所以发光效应串很低。另外,硅的光能约为1.12eV,发出的光属于红外波段。所以长期以来认为硅不可能是光电材料。

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此外,硅半导体材料还可以应用于大屏幕显示等领域。根据电子显微镜的研究结果,多孔硅实际上是由2~3nm的纳米颗粒组成的,这种光致发光现象一般被认为主要是由量子尺寸效应引起的。
继多孔硅的光致发光效应之后,纳米碳化硅和氮化镓的光致发光现象因其更实际应用的可能性而引起了更多的关注。氮化镓的蓝光发光管和激光二极管已进入商业化生产阶段。此外,当C60团簇置于分子筛如13X中时,也可以观察到强的光致发光。