洪文鹏 兰景瑞 李浩然 李博宇 牛晓娟 李艳

(东北电力大学能源与动力工程学院, 吉林 132012)

(2021 年3 月31 日收到; 2021 年6 月18 日收到修改稿)

1 引 言

纳米技术的发展为实现太阳能高效吸收和利用提供了有效途径. 等离激元共振纳米颗粒是在纳米尺度上控制电磁能量流动的理想光吸收材料,光照时入射电磁波与金属纳米颗粒的自由电子相互作用引起自由电子集体振荡, 激发局域表面等离激元共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)[1], 纳米颗粒附近的局域空间内的电场强度明显增强. 由于光谱吸收和散射性能均得到显著增强, LSPR 纳米颗粒在太阳能转换利用领域得到了广泛应用[2-4]. 当电磁波照射到LSPR 纳米颗粒表面时, 自由电子的响应强度与纳米颗粒的材料、形状、尺寸、结构以及周围环境介电常数有着密切的联系[5-7]. 若将纳米颗粒与其他材料复合为核壳结构, 其表面电子耗散路径改变, 可实现载流子的高效提取[8]. 深入了解核壳结构纳米颗粒的吸收特性以及衰变过程中的电磁场与纳米颗粒内部功率分布变化, 实现对LSPR 衰变过程的有效控制, 对于优化新型太阳能材料结构, 实现太阳能高效利用具有重要意义.

在纳米颗粒悬浮液中, 颗粒间的空间距离较大, 相互作用力对颗粒集体激发的影响很小[9,10];在核壳结构纳米颗粒中, 由于不同材料之间存在着很强的相互作用(如核芯和壳层材料间电子的转移、电磁场的耦合等), 因而核壳结构颗粒的共振激发要比纯金属纳米颗粒复杂得……