Анализ оптических свойств однородных металлических, окисных наночастиц и двухслойных наночастиц с металлическим ядром и окисной оболочкой с целью эффективного поглощения солнечной радиации

В последнее время активно изучаются вопросы использования наночастиц для поглощения солнечной радиации и фототермических нанотехнологий. Эффективность применения наночастиц в качестве фототермических агентов для солнечной энергии определяется спектральными оптическими свойствами наночастиц. Выполнено компьютерное моделирование оптических свойств однородных металлических (никелевых, титановых, молибденовых) наночастиц, их окислов и наночастиц, состоящих из металлического ядра и окисной оболочки, с радиусами в диапазоне 50–100 nm в спектральном интервале 200–2500 nm. Исследовано влияние радиусов наночастиц, типов металлов и их окислов на спектральные коэффициенты эффективности поглощения $K_{\operatorname{abs}}$ и рассеяния $K_{\operatorname{sca}}$ излучения наночастицами. Выбор подходящего типа наночастиц для поглощения солнечного излучения был проведен на основе сравнительного анализа зависимостей коэффициентов эффективности поглощения $K_{\operatorname{abs}}$, интенсивности солнечного излучения $I_{S}$ и параметра $P_{1} = K_{\operatorname{abs}}/K_{\operatorname{sca}}$ от длины волны. Сферические двухслойные наночастицы, состоящие из никеля, титана в ядре и окисных оболочек, с радиусами около 75, 100 nm могут быть применены в спектральном интервале 200–2500 nm для эффективного поглощения солнечной радиации. Эти результаты вносят существенный вклад в изучение оптических свойств наночастиц, которые могут быть использованы в системах тепловой энергии.