光的调控对于光催化反应、光学感应、智能照明等领域的发展意义重大，近来也受到很多关注。普通光学玻璃由于本身结构表现出的各向同性，被广泛用于镜子和透镜系统。然而，在普通光学玻璃中加入功能单元对光进行调控则会降低玻璃的透明性。因此，如何在材料内设计并构建适当功能单元，使得功能单元对材料本身透光度影响最小，是光可控玻璃发展的一个关键问题。
近日，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的周时凤教授研究组从植物叶子中的叶绿体结构得到启发，制备了一种多级结构玻璃，这种玻璃能够实现在光照时进行局部相变与松弛，从而达到光调控的目的。论文成果以题为"Multiscale structured glass for advanced light management"发表在SCI收录期刊Journal of Material Chemistry C上。
图1 植物叶绿体中具有扁平状的类囊体，用于增加光程与调控光子转换
这种多级结构的玻璃是氟氧化物混合体系通过高温熔融淬火和对玻璃可控的诱导松弛制成。采用这种体系的原因一方面是萤石(含氟)组分显示出高的成核速率，从而确保高纳米结构域的优先沉淀；另一方面，这种体系方便通过化学设计将过饱和氧化物相进行第二次结晶，得到多级结构。
图2 制备出来的材料具有类叶绿体的结构
图3 光在玻璃中内部散射减弱，透明度保持良好
图4 在掺杂Eu(铕)诱导发光之后，多级结构玻璃可以进行可控的多色发光，包括蓝色，红色，甚至白色
周时凤教授研究团队设计制造的新型多级结构玻璃，通过合理控制多组分玻璃的松弛可以实现多级结构的调控；同时，通过掺入掺杂物的化学价态和局部化学环境的调整可以实现玻璃的多色可控发光。这一进展将为不仅对诸如无序光子学等基本问题的研究带来启发，而且多级结构玻璃可能在光学传感，显示器 ，光学放大，甚至激光等领域成为新一代的光学材料。
