Nhiệt độ ban đêm giảm là một thực tế cơ bản có thể gây thiệt hại cho cây trồng, thiết bị và cơ sở hạ tầng. Một nhóm các nhà khoa học đã tạo ra một loại màng mới có khả năng hấp thụ và phản xạ có chọn lọc các bước sóng ánh sáng hồng ngoại khác nhau để giữ ấm vật thể một cách hiệu quả, giúp bảo vệ cây trồng và cơ sở hạ tầng khỏi bị hư hại do nhiệt độ lạnh qua đêm gây ra.

Bầu khí quyển của Trái đất trong suốt đối với một số bước sóng hồng ngoại nhất định (tức là năng lượng nhiệt), nghĩa là chúng có thể truyền trực tiếp qua bầu khí quyển và đi vào không gian cực kỳ lạnh giá của không gian. Các nhà khoa học đang khai thác hiện tượng này để phát triển hệ thống làm mát bằng bức xạ cho các tòa nhà, nhưng đó cũng là lý do khiến nhiệt độ bề mặt giảm đáng kể chỉ sau một đêm.

Những biến động nhiệt độ này và các tác động tiếp theo như sương giá và sương có thể làm hỏng cây trồng, đường dây điện cũng như các thiết bị và cơ sở hạ tầng khác tiếp xúc với các yếu tố này. Việc sưởi ấm chủ động thường phải sử dụng máy sưởi, việc này không chỉ tiêu tốn năng lượng mà còn ảnh hưởng rất lớn đến môi trường.

Nhưng trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tạo ra một hệ thống sưởi ấm bức xạ hoạt động thụ động. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một màng nanophotonic có khả năng phản xạ và hấp thụ có chọn lọc các bước sóng ánh sáng khác nhau để tối đa hóa độ ấm cung cấp cho vật thể mà nó bao phủ. Điều quan trọng là phản xạ các bước sóng trong phạm vi 8 đến 14 micron trong đó bầu khí quyển trong suốt, đồng thời hấp thụ các bước sóng trong phạm vi 5 đến 8 và 14 đến 16 (dải bức xạ).

Phim được làm từ năm lớp siêu mỏng xen kẽ germanium và kẽm sulfide. Những vật liệu này có độ phản xạ 0,91 trong cửa sổ trong suốt và độ hấp thụ 0,7 trong dải bức xạ. Trong thử nghiệm ngoài trời, màng này đã giữ thành công bề mặt được phủ ấm hơn 2,1°C (3,8°F) so với bề mặt phản chiếu tất cả các bước sóng và ấm hơn 4,4°C (7,9°F) so với bề mặt hấp thụ tất cả các bước sóng.

Nghe có vẻ như một vấn đề mà một tấm chăn hoặc lớp phủ cơ bản khác có thể giải quyết được, nhưng nhóm cho biết công nghệ này hiệu quả hơn nhiều trong việc bảo vệ các bề mặt và đồ vật dễ bị tổn thương. Ngoài ra, nếu công nghệ này được lắp đặt trên một tòa nhà, nó có thể giữ cho tòa nhà ở nhiệt độ dễ chịu qua đêm đồng thời tiết kiệm một khoản tiền lớn trên hóa đơn năng lượng.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Ánh sáng: Khoa học và Ứng dụng.