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日本理化學(xué)研究所先進(jìn)光子學(xué)中心的科學(xué)家發(fā)現，單壁碳納米管能夠通過(guò)一種特殊機制，將低能量光轉化為更高能量的光。這一發(fā)現可能推動(dòng)太陽(yáng)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(huì )釋放較低能量的可見(jiàn)光，這種現象稱(chēng)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(huì )釋放更高能量的光，這一罕見(jiàn)過(guò)程被稱(chēng)為上轉換光致發(fā)光（UCPL）。UCPL對太陽(yáng)能技術(shù)具有重要意義，因為它可以將原本無(wú)法利用的低能量光轉化為可發(fā)電的高能量光，從而提高太陽(yáng)能電池的效率。 在傳統光致發(fā)光中，光激發(fā)電子形成激子，激子復合并釋放能量較低的光。而在UCPL中，激子通過(guò)與材料中的聲子（晶格振動(dòng)）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構缺陷時(shí)發(fā)生。但該研究團隊發(fā)現，即使在沒(méi)有缺陷的碳納米管中，UCPL也能高效進(jìn)行。其機制在于：光激發(fā)電子時(shí)，聲子同時(shí)提供能量，形成“暗激子”態(tài)，最終發(fā)射更高能量的光。實(shí)驗還表明，溫度升高會(huì )增強UCPL效應，因為高溫下聲子更活躍。 這一發(fā)現為開(kāi)發(fā)新型光電器件提供了新思路。研究人員計劃進(jìn)一步探索利用UCPL實(shí)現納米管冷卻的可能性，并設計基于該效應的能量收集裝置。理化學(xué)研究所團隊表示，這項研究有望為先進(jìn)光電子和光子器件的設計開(kāi)辟新途徑。 《賽特科技日報》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com） |
