北卡罗莱纳州立大学马特·希普曼 偏振消光光谱的峰值波长是恢复温度的函数，显示了可用于光学热历史传感器的温度相关行为
信用:迈赫迪H
里兹维
研究人员已经证明，嵌入金纳米粒子簇的拉伸形状记忆聚合物会改变它们的等离子体耦合，从而产生理想的光学特性
这种材料的一个潜在应用是依靠光学特性来跟踪物体或环境的热历史的传感器
争论的焦点是嵌有金纳米球的可拉伸聚合物
如果材料被加热和拉伸，然后冷却到室温，材料将无限期地保持其拉伸形状
一旦加热到120摄氏度，这种材料就会恢复到原来的形状
但真正有趣的是，金纳米球并没有完全分散在聚合物中
相反，它们形成团簇，在团簇中它们的表面等离子共振被耦合
这些等离子体激元耦合的纳米粒子具有光学特性，这些光学特性根据它们彼此之间的距离而变化，当拉伸改变复合材料的形状时，这种变化就会发生
“当评估材料吸收的光的峰值波长时，根据光是平行还是垂直于拉伸方向偏振，会有显著的差异，”乔·特雷西说，他是这项工作的相应作者，也是北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授
“对于平行于拉伸方向偏振的光，材料拉伸得越远，吸收的光就越偏向红色
对于垂直于拉伸方向偏振的光，存在蓝移
" “我们还发现，虽然形状记忆聚合物在室温下保持其形状，但它会以可预测的方式恢复其原始形状，这取决于它所处的温度，”该论文的合著者、莱布尼茨新材料研究所的组长、萨尔州大学的教授托比亚斯·克劳斯说
具体来说，一旦拉伸超过其原始长度的140%，你可以通过测量聚合物向其原始尺寸收缩的程度来确定聚合物暴露的最高温度，最高可达120摄氏度
此外，由于等离子体耦合纳米粒子，这种变化可以通过测量材料的光学特性来间接测量
“从实用的角度来看，这可以让你创建一个光学热历史传感器，”乔·特雷西说
“你可以用光来观察材料有多热
热历史传感器的一个重要应用是确保运输或储存对热的显著变化敏感的材料的质量或安全
我们展示了一种基于金纳米粒子等离子体激元耦合的方法
" 传感器的概念是凭经验发展出来的，但研究人员也使用计算模型来更好地理解金纳米球簇的结构，以及簇在拉伸过程中是如何变化的
等离子体耦合的强度与纳米球之间的间距有关，纳米球被称为“等离子体标尺”
" “基于我们的模拟，我们可以根据它们的光学特性来估计等离子体耦合纳米粒子之间的距离，”该论文的合著者、北卡罗来纳大学教堂山分校的物理学教授艾米·奥尔登堡说
“这种比较对于设计基于等离子体耦合纳米粒子的未来聚合物纳米复合材料很有帮助
"
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