記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校朱青副研究員與合肥機(jī)數(shù)科技合作，近期在基于氫原子摻雜驅(qū)動(dòng)VO2多態(tài)連續(xù)相變調(diào)控的研究基礎(chǔ)上，在半導(dǎo)體氧化物中實(shí)現(xiàn)了基于電子-質(zhì)子共摻雜機(jī)理誘導(dǎo)的絕緣-金屬相變過程。

淡水資源短缺不僅是一個(gè)重大的環(huán)境問題，也是一個(gè)突出的經(jīng)濟(jì)問題，這在邊遠(yuǎn)欠發(fā)達(dá)國家和地區(qū)尤為突出。近年來，以光熱轉(zhuǎn)換材料為基礎(chǔ)的太陽能驅(qū)動(dòng)海水蒸發(fā)技術(shù)，因其能在較低的溫度和壓力條件下獲得清潔水，遠(yuǎn)優(yōu)于目前工業(yè)上廣泛使用的熱蒸餾和反滲透法，成為未來獲取清潔水一個(gè)很有前途的趨勢。

太陽能驅(qū)動(dòng)的海水蒸發(fā)技術(shù)的核心是光熱轉(zhuǎn)換媒介，這要求材料在太陽光譜（波長300nm?2500nm）范圍內(nèi)具有足夠高的吸收。一類光熱材料是具有強(qiáng)局域表面等離子共振（LSPR）效應(yīng)的貴金屬納米晶。除了價(jià)格高昂之外，這些納米晶的高諧振頻率使其LSPR只能在可見光或紫外波段工作，極大地限制了太陽能的利用效率。另一類重要的光熱材料是半導(dǎo)體氧化物，它具有高豐度、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。然而其本征較寬的禁帶寬度，導(dǎo)致只能吸收利用紫外光；針對(duì)上述問題，傳統(tǒng)的解決思路一般是通過半導(dǎo)體摻雜或者構(gòu)建三維多級(jí)貴金屬納米結(jié)構(gòu)來拓展吸光范圍，通過增強(qiáng)內(nèi)光線散射和折射等手段來改變光學(xué)特性，但這些都難以從根本上解決材料對(duì)太陽能利用率低下的難題。

結(jié)果表明，在室溫下通過成本極低的濕法化學(xué)法制備的金屬態(tài)氧化物，整合了傳統(tǒng)貴金屬和半導(dǎo)體的各自優(yōu)勢，對(duì)太陽能的利用率遠(yuǎn)超目前貴金屬和非貴金屬的同類光熱材料，太陽光的吸收率可達(dá)95%以上，通過超快退激發(fā)過程，有效的將吸收的光能轉(zhuǎn)化成熱能。在1個(gè)太陽光強(qiáng)照射下，實(shí)現(xiàn)海水蒸發(fā)速率1.37 kg/h?m2，光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到84.8%。所獲得的蒸餾水質(zhì)完全達(dá)到中國和世界衛(wèi)生組織（WHO）規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了基于氧化物類光熱轉(zhuǎn)換材料實(shí)際應(yīng)用的可能性，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)申請2項(xiàng)發(fā)明專利。