金色礼物给戴眼镜的人喘息的机会

当前的寒流意味着许多眼镜佩戴者将面临一个熟悉的问题:起雾。在口罩时代尤其常见，当温暖潮湿的空气——比如呼吸——遇到镜片冰冷的表面时。水凝结成数以百万计的小水滴，散射了穿过的光线，模糊了你的视线。解决这个问题的一种方法——除了擦拭你的眼镜——是在镜片上添加一层吸水涂层，将水滴拉成连续的薄膜，防止散射问题。但这些涂层不是很坚固，经常需要经常重新涂敷。N现在，苏黎世联邦理工学院的Tom Schutzius和他的团队想出了一种解决这个问题的新方法:用一种由微小的金颗粒制成的涂层，这种涂层对可见光是透明的，但会强烈吸收红外光或热量，从而加热透镜表面，首先防止凝结形成……

汤姆-雾真的很烦人，只是因为你想看，所以光已经存在了。比如说，你能不能利用周围的阳光，比如房间里的光线。我们首先看到的是我们真正能得到的东西。所以如果我们坚持用阳光，有相当多的光当然是在可见光谱中到达我们的。这实际上占了大约50%的能量，但实际上还有另外50%是我们在红外波长中感受到的热量。这就是我们要做的。然后我们专注于开发一种涂层，既能吸收红外线又能在可见光下保持透明。

詹姆斯:这就说得通了，这一层要用在玻璃上，当然涂层必须是透明的。你得出了什么结论?你是如何克服这个问题的?

汤姆:我们最终选定的方法是利用所谓的等离子效应。这是一种效应，当你有一个金属粒子，金属是有用的，因为它们是导电的，它们有很多自由电子，可以吸收有电场的光。你把它撞击到这样一个粒子上，使这些电子相互碰撞，振荡和移动，这样它们就能吸收一些能量。有不同的金属可以用来做这个，其中一个非常好的是黄金。金有一个很好的特性，当它是一个小粒子时，当你用可见光照射它时，粒子周围的电子云可以共振振荡。所以它在特定的光波长度上变成了非常非常强的吸收剂。我们决定了，我们说，“好吧，我们该怎么调音呢?”所以如果你改变尺寸，你可以开始得到两种不同的波长，它就变成了一个强吸收剂。然后如果你有两个或三个粒子，你开始把它们挤在一起，你可以得到的不仅仅是一个波长，而是一个更宽的波长。因此，我们调整了包装和结构，使其在可见光谱中是透明的，但对我们来说，它更能吸收红外线。 So we had this nice balance of properties.

詹姆斯-我抓住你了-利用太阳的能量。但我不认为黄金是一种透明的材料?

汤姆:所以当它是大块材料时，比如薄膜，它看起来就像一面镜子，就像银一样。但是，当你开始分解它，使它变得非常非常小，不再是连续的薄膜，而是微小的颗粒，它不再具有体积反射行为。同时，给你们一些背景知识，我们使用的这些小结构和粒子比它们相互作用的光的波长要小得多。所以这是一种纳米级的特性。

詹姆斯:我想这大概回答了我的下一个问题，但人们会听说有一种新的含金涂层，这可能会让他们担心，当他们下次去看眼镜时，这种防雾涂层会成为他们新眼镜上昂贵的附加物。会是这样吗?还是说我们面对的是这么少量的黄金?

汤姆:我最近刚买了一些眼镜，他们已经做了很多层了，我甚至都不记得了，但我印象中的每一层眼镜都在我现有的眼镜上增加了不少成本。但关键是，因为材料的数量非常少——我们要处理的材料层非常非常薄——材料的成本实际上并不是一个重要的方面。虽然我不会告诉你，如果你有它在那里，你仍然可以告诉你的朋友和家人，当然，你有黄金，你有点花哨，但它不会增加一个显着的成本。

詹姆斯:这个以黄金为成分的超薄层能有其他用途吗?还是仅限于在眼镜上使用?

汤姆:不，它当然可以用来做其他事情。我认为我们在这里谈论它是因为能见度非常令人讨厌，而且对我们来说也存在安全问题。但你也可以想想传感器之类的东西。现在很多东西，尤其是汽车和所有的东西，都依赖于传感器，它们看到的很多东西和我们看到的很相似。所以那里有雾也会成为一个大问题。所以有了这样的涂层也能带来好处不仅仅是为了我们解决这个相当恼人的问题，还能解决其他更重要的安全问题和传感等等。