美國科學家稍早發現，以聚焦後的太陽光照射金奈米微粒，能令它們有效地汽化水，產生水蒸氣。最近該研究團隊與荷蘭、西班牙及中國的合作者進一步研究了此現象背後的機制。這項研究成果可望有廣泛的科技應用，範圍可以從醫療儀器的消毒到蒸餾淨化水。
金屬是靠電漿子共振(plasmon resonance, 一種導電電子的集體行為)來吸收光，而金屬一旦被製成奈米微粒，吸光的效率更是大大提升。今年稍早萊斯(Rice)大學的Naomi Halas及Peter Nordlander發現浸在水中的金奈米微粒能吸收超過80%的陽光並產生水蒸氣，即使光強度只剩106 W/m2依然有效，而且不需任何外加熱源，因此相當有應用潛力。
此效應其實衍生自奈米微粒的表面電漿子共振，奈米微粒會強烈吸收波長與其電漿子共振的入射光，然後表現出的行為就像是一個奈米尺度下的高效率熱源。這個現象已經被應用在許多領域，包括能量產生、化學催化、蛋白質造影以及生醫上。
最近，研究人員發現照光能驅使金奈米微粒加熱四周的水，汽化的水在微粒表面形成奈米泡泡(nanobubble)，並在微粒周圍結集形成一層水蒸氣。Nordlander指出，這層水蒸氣的作用就像隔熱層，能隔絕奈米微粒與其它的液體，導致微粒的溫度劇烈上升。水蒸氣層的厚度會一直增加，直到達到某一平衡狀態。
研究人員可藉由測量微粒的溫度及其電漿子共振頻率漂移，間接得知水蒸氣層的厚度。在實驗上，他們採用了暗視野散射(dark-field scattering)技術，測量了微粒表面形成的奈米泡泡直徑、泡泡內壓力、微粒表面溫度及其隨光強度的變化，以得知微粒被聚焦的陽太光或雷射光照射後，表面電漿子共振如何偏移。
該團隊計畫要研究其他材質的奈米微粒是否也能有效地汽化水，同時並將針對此應用，找出奈米微粒的最佳形狀與結構。詳見近期的Nano Letters | DOI: 10.1021/nl4003238。 |