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日本理化學(xué)研究所先進光子學(xué)中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，單壁碳納米管能夠通過一種特殊機制，將低能量光轉(zhuǎn)化為更高能量的光。這一發(fā)現(xiàn)可能推動太陽能技術(shù)和生物成像領(lǐng)域的突破。 通常，材料吸收高能量光（如紫外光）后會釋放較低能量的可見光，這種現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。然而，在某些情況下，材料吸收低能量光后反而會釋放更高能量的光，這一罕見過程被稱為上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光（UCPL）。UCPL對太陽能技術(shù)具有重要意義，因為它可以將原本無法利用的低能量光轉(zhuǎn)化為可發(fā)電的高能量光，從而提高太陽能電池的效率。 在傳統(tǒng)光致發(fā)光中，光激發(fā)電子形成激子，激子復(fù)合并釋放能量較低的光。而在UCPL中，激子通過與材料中的聲子（晶格振動）相互作用獲得額外能量，最終釋放出比入射光能量更高的光。 此前，學(xué)界認為UCPL僅在碳納米管存在結(jié)構(gòu)缺陷時發(fā)生。但該研究團隊發(fā)現(xiàn)，即使在沒有缺陷的碳納米管中，UCPL也能高效進行。其機制在于：光激發(fā)電子時，聲子同時提供能量，形成“暗激子”態(tài)，最終發(fā)射更高能量的光。實驗還表明，溫度升高會增強UCPL效應(yīng)，因為高溫下聲子更活躍。 這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型光電器件提供了新思路。研究人員計劃進一步探索利用UCPL實現(xiàn)納米管冷卻的可能性，并設(shè)計基于該效應(yīng)的能量收集裝置。理化學(xué)研究所團隊表示，這項研究有望為先進光電子和光子器件的設(shè)計開辟新途徑。 《賽特科技日報》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com） |
