俄羅斯遠東聯邦大學（FEFU）、聖光機大學（ITMO University）和俄羅斯科學院遠東分院的研究人員組成的一支科研團隊，剛剛在ACS《應用材料與界面》期刊上介紹了為高效脫鹽而開發的新型納米顆粒材料。可知這種帶有“金飾”的二氧化鈦納米顆粒，可將之吸收的大約96%太陽能轉化為熱量，從而讓海水淡化工廠的蒸發提速至2.5倍，且可用於追踪有害的分子及化合物。

FEB RAS 高級研究員ALexander Kuchmizhak（來自：FEFU 新聞稿）

根據世衛組織（WHO）與聯合國兒童基金會（UNICEF）在2019 年的報告中提出的問題，全球約22 億人缺乏安全的飲用水。但俄羅斯科學家展示的這項技術，有望為聯合國的17 個可持續發展目標提供安全用水支持。

提供清潔飲用水的其中一種方法，就是通過蒸發收集器來淡化海水。不過為了提升產能，過去五年時間裡，許多國際研究團隊都在積極尋找可提升蒸發速率的新材料。

除了FEFU、FEB RAS 和ITMO 的大學研究人員，這項成果還離不開來自西班牙、日本、保加利亞、以及白羅斯的同行協助。

而且研究人員宣稱，在加速海水淡化工廠的蒸發速率的同時，新型納米材料還可用作傳感器系統中的光學監測器，以追踪液體中各種物質的微小痕跡。

展望未來，我們或在微流體生物醫學系統、芯片實驗室，以及水中污染物、抗生素或病毒的環境監測等領域見到它的身影。

研究配圖（來自：ACS）

研究合著者、FEB RAS 自動化與控製過程研究所高級研究員Alexander Kuchmizhak 表示：“在激光照射下，最初結晶的二氧化鈦變成了完全無定形的晶體，從而獲得了強大的光吸收特性”。

此外金納米簇對材料的裝飾和摻雜，進一步促進了可見光的吸收。起初研究團隊打算在光伏背景下利用這項特定，但後續很快意識到，得益於新型非晶結構，太陽能電池活性層中的納米粒子，將把太陽能轉換成熱能、而不是電能。

基於這一設想，他們開始嘗試在海水淡化槽中運用這種納米加熱器，結果在實驗室環境下收穫了積極的反饋。值得一提的是，研究中使用的材料本身，也是通過簡單且環保的液體激光燒蝕技術得來的。

FEFU 理工學院初期研究員Stanislav Gurbatov 補充道：“我們向含有金離子的液體中添加了二氧化鈦納米分粉，並利用可見光譜的極光脈衝來照射這種混合物”。

該方法不需要昂貴的設備或危化品，並且能夠很輕鬆地進行優化，以每小時數克的速率來合成獨特的納米材料。

雖然最初的二氧化鈦納米粒子無法吸收可見光的激光輻射，但其表面形成的納米金簇可起到催化的作用，從而刺激了二氧化鈦的進一步熔融。

其中雜化的納米粒子融合形成了獨特的納米形態，且納米金簇位於二氧化鈦的內部和表面。

最終，帶有“金飾”的非靜態二氧化鈦納米粉呈現了幾乎純黑的外觀，就像太空中的黑洞那樣吸收了整個可見光譜、並將之轉換成了熱量。與之形成鮮明對比的是，用於原料的市售二氧化鈦粉末，看起來反而更接近於白色。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的ACS《應用材料與界面》（Applied Materials & Interfaces）期刊上。原標題為《Black Au-Decorated TiO2 Produced via Laser Ablation in Liquid》。