剑桥科学家揭开百年量子秘密,可能彻底改变太阳能

剑桥科学家在有机半导体中发现了一种隐藏的量子机制,可以彻底改变太阳能。在一个将现代研究与一个世纪前的思想联系起来的发现中,科学家在有机半导体中发现了一种长期以来一直认为仅发生在无机金属氧化物中的行为。由[...]

来源:SciTech日报
在化学和量子物理学的显着融合中,剑桥大学的研究人员发现了一种曾经被认为是无机材料独有的光捕获现象,但它却在发光的有机半导体分子中蓬勃发展。图片来源:SciTechDaily.com

剑桥科学家发现了有机半导体中隐藏的量子机制,可以彻底改变太阳能。

在一项将现代研究与一个世纪前的想法联系起来的发现中,科学家们在有机半导体中发现了一种长期以来被认为只发生在无机金属氧化物中的行为。由剑桥大学领导的研究小组报告了一种以前未被认识的将光能转化为电能的方法。这一进步可以通过使用单一材料制造更轻、更便宜、更简单的太阳能电池板来重塑太阳能和电子产品。

剑桥大学

该研究的重点是一种名为 P3TTM 的自旋自由基有机半导体。单个不成对的电子位于其核心,赋予该分子独特的磁性和电子特性。该项目结合了优素福·哈米德化学系雨果·布朗斯坦教授的合成化学小组和物理系理查德·弗兰德教授领导的半导体物理小组。

他们开发出这类分子,可以提供非常高效的发光,正如有机 LED 中所利用的那样,但发表在《自然材料》上的这项新研究揭示了它们隐藏的才能:当紧密接触时,它们的不成对电子以与莫特-哈伯德绝缘体惊人相似的方式相互作用。

自然材料
薄膜从自由基双重激发态发出红光。图片来源:Biwen Li – 剑桥大学卡文迪什实验室

工作中的量子相互作用

光子
莫特-哈伯德基本能量水平。图片来源:Biwen Li – 剑桥大学卡文迪什实验室

设计分子以提高效率

半导体 DOI: 10.1038/s41563-025-02362-z 谷歌 新闻