“分子坝”阻止纳米晶体中的能量泄漏,以提高光驱动反应的效率

一组科学家找到了一种减缓能量泄漏的方法,这种能量泄漏阻碍了微小纳米晶体在光驱动化学和能源应用中的使用。

来源:英国物理学家网首页
图片来源:Chem (2025)。 DOI:10.1016/j.chempr.2025.102760
化学

一组科学家找到了一种减缓能量泄漏的方法,这种能量泄漏阻碍了微小纳米晶体在光驱动化学和能源应用中的使用。

正如《化学》杂志上发表的一篇文章所述,该团队使用了一种与纳米晶体表面牢固结合的分子,本质上就像水坝一样,阻止光吸收后形成的电荷分离状态中存储的能量。这项技术将电荷分离的寿命延长到这些材料记录的最长寿命,从而提供了提高效率的途径,并提供了更多机会将这种能量用于化学反应。

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来自科罗拉多大学博尔德分校、加州大学欧文分校和路易斯堡学院的研究人员由 RASEI 研究员 Gordana Dukovic 领导。

利用光为化学提供动力

我们今天依赖的许多产品,从塑料到化肥和药品,都是通过工业化学反应制造或合成的,这些反应通常需要巨大的热量和压力,通常是通过燃烧化石燃料产生的。几十年来,一直有研究探索一种不那么苛刻、理论上更有效的替代方案:光催化。目标是使用一种化合物,一种“光催化剂”,可以利用光能并用它来为室温下的化学反应提供动力。

半导体纳米晶体是这项工作的主要候选者,这种颗粒比人类头发的宽度小一千倍以上。当暴露在光线下时,这些纳米晶体会产生短暂的能量火花,其形式为单独的负电荷(电子)和正电荷(由于不存在电子,称为“空穴”)。该领域的一个关键挑战是,这种火花很快就会消失,因为电子和空穴会重新结合,能量在得到充分利用之前就已经消失了。

正电荷

建造分子坝