機電工程與自動化學院吳笑峰教授團隊指導本科生在國際權威期刊 《Applied Materials Today》上發(fā)表論文

發(fā)表時間：2025-02-22

近日，機電工程與自動化學院吳笑峰教授團隊指導本科生以佛山大學為第一署名單位在新材料應用技術領域國際權威期刊《Applied Materials Today》上發(fā)表題為“A high-efficient solar collector and converter designed by Ti-based metasurface with broadband NIR absorption and upconversion”的研究性論文，該論文針對現(xiàn)有光電精密傳感器在響應波段和轉換效率方面的局限性展開研究，首次提出了一種基于鈦基納米復合超表面的寬譜增效策略。22級機械電子工程專業(yè)本科生溫茂林為論文的第一作者，吳笑峰教授和占世平副教授為論文通訊作者。 

高性能的光電精密傳感器在智能檢測、機器視覺及工業(yè)自動化領域具有重要應用。然而，傳統(tǒng)的光電傳感器如光電探測器由于自身材料存在特定的帶隙結構，導致對占據(jù)光信號能量近50%的紅外部分無法有效利用，極大限制了傳感器的響應帶寬和轉換效率。對此，研究團隊首次提出了一種基于鈦基超表面納米材料的高效近紅外光吸收和轉換的設計思路。基于稀土上轉換發(fā)光納米顆粒（UCNPs）和鈦金屬（Ti）納米薄膜構建多層超表面材料，利用相鄰Ti層形成諧振腔等離子體熱點在納米區(qū)域高效束縛并增強入射的近紅外光，實現(xiàn)近乎100%的寬譜帶近紅外光吸收。該復合超表面集成了等離子體完美吸收和稀土上轉換發(fā)光的特性，可以將傳統(tǒng)光電傳感器的光響應光譜范圍擴展至近紅外波段。此外，該超表面納米材料仍保持著機械強度高、成本低、性能穩(wěn)定的特點，在高性能寬譜光電傳感器、短波紅外芯片和工業(yè)自動化中具有重要應用價值。

該項成果以佛山大學機電工程與自動化學院為第一署名單位，以廣東省工業(yè)智能檢測技術重點實驗室為第二署名單位，主要圍繞現(xiàn)有光電精密傳感器在響應波段和轉換效率方面的局限性展開系統(tǒng)研究，提出了一種新型調控及增效策略。對于機電工程與自動化學院而言，智能感知與自主控制是控制科學與工程學科的學科方向之一；對于廣東省工業(yè)智能檢測技術重點實驗室而言，光電精密傳感器與數(shù)據(jù)傳輸則是實驗室重點布局的三個主要方向之一。

《Applied Materials Today》是Elsevier出版社旗下聚焦新型材料的前沿應用技術的跨學科綜合性期刊，中科院二區(qū)，2024年影響因子7.2。該研究得到了國家自然科學基金(62173135, 62275079)和廣東省自然科學基金(2023A1515011130)的支持。

佛山大學機電工程與自動化學院一直高度重視本科生培養(yǎng)工作，這一成果體現(xiàn)了學院在科教融合、本科生創(chuàng)新教育和項目驅動式教學方面取得的成效。同時，學院良好的學術氛圍促進了本科生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也為本科生參與國際前沿科研提供了良好的環(huán)境。

投稿單位：機電工程與自動化學院

通訊員：紀江