研究人员研制出产生激子新规则 将有助于推动下一代器件的发展

哥伦比亚大学的研究人员发表在《自然化学》上的研究指出，他们开发了一种利用单线态裂变产生的更多能量来提高太阳能电池效率的方法，为推动下一代设备的发展提供了一个全新工具。

该研究的作者之一、哥伦比亚大学副教授路易斯·坎波斯指出，所有现代太阳能电池板的工作过程都是一样的，由一个光子产生一个激子。然后激子可以转换成电流。然而，有一些分子可以在太阳能电池中实现从一个光子产生两个激子，这个过程称为单线态裂变。这些太阳能电池构成了下一代设备的基础，但是下一代设备仍处于初级阶段。然而，处理这种分子的最大挑战之一是这两种激子“存活”的时间非常短(几十纳秒)，使得很难将它们作为一种电的形式来获取。

在目前的研究中，坎波斯和他的同事们得到了海军研究办公室的部分资助，他们设计了能够快速产生两个激子的有机分子，这些激子的寿命比最先进的系统要长得多。

坎波斯解释说：“这是一种进步，不仅可以用于下一代太阳能生产，还可以用于化学、传感器和成像方面的光催化过程，因为这些激子可以用来引发化学反应，然后被工业用于制造药物、塑料以及许多其他类型的消费化学品。”

坎波斯说指出，研究人员已经证实了分子单线态裂变，但是产生的激子要么生成得很慢，要么不会持续很长时间。我们的研究首次表明，单线态裂变能迅速产生两个能存活很长时间的激子。这为从根本上研究这些激子在单个分子上的行为打开了大门，同时也为理解如何有效地将它们应用于从光放大信号中获益的器件中提供了帮助。