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2025-05-11 16:18:00
来自日本瑞肯高级光子学中心的科学家团队揭示了碳纳米管如何比吸收的光发出更多的活力。由于材料通常会发出的能力少于他们所吸引的光，因此这一发现可能对太阳能行业产生重要的影响。
要了解研究的重要性，请考虑黑暗中的油漆或荧光灯。它们吸收高能光（如紫外线），然后发出较低能源的光，被视为霓虹灯发光，在所谓的光致发光中。
但是，某些材料表现出相反的效果。该现象被称为上转换光致发光（UCPL），涉及吸收低能光（如红外）的材料，并散发出更高能源的明亮光。这就像用AAA电池充电您的手机并让其运行吹风机，这显然不是常态。
原始纳米管上的高音
到达底部 UCPL 在纳米管中，Yuichiro Kato和他在Riken的团队着手揭示单壁碳纳米管的机制。对于未交换的，碳纳米管是超薄的，类似稻草的结构，只有少量纳米宽，由碳制成。
虽然早期的理论提出UCPL需要纳米管结构中的缺陷来捕获激子，但瑞肯研究人员即使在原始纳米管中也有效地观察到了这种现象。这表明在发挥作用的一种不同的内在机制。
根据该团队的说法，这种现象在进入红外光线击中碳纳米管时起作用。发生这种情况时，电子会感到兴奋，形成一种称为激子的东西（电子 +它留下的“孔”）。
通常，这种激子会倒下，散发出较少的活力。但是在这里，激子吸收了来自量子振动的声子中的额外能量（例如材料中的微小声波）。
结果是“黑暗激子”状态。最终，消失了一些能量后，激子发出了光。但是现在，它的能量比原始的红外光还要多。
由于声子（振动）在热环境中更为活跃，因此更多的振动等于增加激子的能量。反过来，这等于更实质性的上转化效应。 “声子在较高的温度下更丰富，增强了声子介导的过渡的可能性，” 解释了 加藤。
对太阳能研究的影响
这很重要，因为如果您可以有效地将低能光转变成高能光束，则可以提高太阳能电池板性能，将“浪费”红外光转换为“可用”可见光。
该机制还可以创建更好的生物成像工具，例如使用更安全的红外光线看到内部组织。通过通过UCPL去除热能，它甚至可以用激光冷却材料。
Kato补充说：“通过在单壁碳纳米管中建立UCPL的固有模型，我们希望为设计高级光电和光子设备开放新的可能性。”
Riken科学家实际上发现的是，碳纳米管中不需要结构性缺陷。取而代之的是，声子和黑暗激子可以解决问题。这为未来的能源和光子技术打开了清洁，更高效，更灵活的设计。
这 学习 已发表在期刊上 物理评论b。
#碳纳米管释放比收到更多的活力