乌梅奥大学研究人员在《自然通讯》发表的一项研究显示，通过在纳米尺度上改变黄金的物理结构（形态），可以显著改变该材料与光的相互作用方式，从而带来不同的电子与光学特性。

黄金在技术应用中的结构调控思路

研究团队指出，黄金因其独特性质在现代先进技术中具有重要作用。最新结果表明，除材料本身的成分与电子结构外，材料的物理形态也可能成为影响其电子行为及光响应能力的关键因素。

该研究主要研究人员之一、乌梅奥大学物理系博士生特莱克·塔帕尼表示，这类结构调控“可能使得提高化学反应效率成为可能，比如用于制氢或碳捕获的反应”。

多孔黄金薄膜表现出更强光吸收

研究人员使用了一种实验室制备的超材料——多孔黄金。由于呈海绵状结构，多孔黄金在部分技术应用中被认为较普通实心黄金具有更优表现。

在实验中，团队比较了多孔黄金薄膜与未结构化（实心）黄金薄膜在光照条件下的差异。研究人员用超短激光脉冲照射“黄金海绵”后发现，多孔结构使材料能够在更宽的光谱范围内吸收更多光能，进而显著提升电子能量。

研究估算，多孔薄膜中的电子温度可达到约3200 K（约2900°C），而在相同条件下，未结构化黄金薄膜的电子温度约为800 K（约500°C）。同时，多孔黄金中的“热”电子冷却并回到室温初始状态所需时间也更长。

乌梅奥大学物理系超快纳米科学组负责人、论文资深作者尼科洛·马卡费里表示，如此高的电子温度使得某些光诱导跃迁成为可能，而在其他情况下几乎难以实现。他还称，借助乌梅奥大学的先进电子显微镜与X射线光电子能谱（XPS）实验，团队确认这些独特行为由材料的物理形态驱动，而非黄金本身电子结构发生变化所致。

结构参数或可用于材料工程设计

研究人员表示，实验结果表明，多孔结构可作为材料工程中的设计参数。通过系统调整“填充因子”（即海绵结构中黄金与空气的比例），可以对电子行为进行可控调节，这一思路不仅适用于黄金，也可能适用于其他金属，并有望用于提升化学反应效率。

马卡费里称，研究显示可将纳米尺度结构本身作为设计参数；相关结果原则上可推广至所有材料，并可能对可持续发展与技术应用中的智能材料设计产生影响，潜在应用领域包括催化、能量收集、医疗以及量子电池等。