系统的铜掺杂提升了钨酸纳米晶的全光利用率。

阳光是一种取之不尽的能源，利用阳光来发电是可再生能源的基石之一。地球上接收到的阳光中，有超过40%位于红外、可见和紫外光谱范围内，然而目前的太阳能技术主要利用可见光和紫外光。全光利用太阳辐射的技术，即利用全部光谱范围，仍处于初级阶段。

由北海道大学工程学院的助理教授Melbert Jeem和教授Seiichi Watanabe领导的研究团队合成了掺杂有铜的钨酸材料，展示出了全光利用。他们的研究成果最近在《高级材料》杂志上发表。

当前的能源发电中，从800纳米到2500纳米的近红外和中红外光谱都未被利用。钨酸具有一种结晶结构缺陷，可以吸收这些波长，因此是研发可以利用这一光谱的纳米材料的候选方案。

方法和结果

科学家们使用了他们之前开发的一种照片制作技术，即浸泡合成微晶体的光合作用，来合成掺杂不同浓度铜的钨酸纳米晶。这些纳米晶的结构和光吸收性质进行了分析；同时测量了它们的光热、光辅助水蒸发和光电化学特性。

掺铜的钨酸氧化钨纳米晶可以吸收从紫外到可见光和红外的全光谱光线；在1%铜掺杂下吸收的红外光量最大。1%和5%掺铜纳米晶表现出最高的温度升高（光热特性）；1%铜掺杂晶体还表现出最高的水蒸发效能，约为每平方米每小时1.0千克。对1%铜掺杂纳米晶的结构分析表明，铜离子可能会扭曲钨酸氧化钨的晶体结构，从而导致在光线吸收时观察到的特性。

总结

我们的发现在设计能够合成和利用全太阳能的纳米晶方面取得了重大进展。我们证明了铜掺杂赋予了钨酸纳米晶多样的特性，通过全太阳能利用。这为该领域的进一步研究以及应用的开发提供了一个框架。