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納米技術(shù)突破或可實(shí)現(xiàn)不可見光的捕捉用于太陽能轉(zhuǎn)換 該小組由美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Lab）的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，演示了如何用有機(jī)染料涂覆微小顆粒，極大地增強(qiáng)了它們捕獲近紅外光的能力，并在可見光光譜中重新發(fā)射光。也可以用于生物成像。 一旦他們理解了使染料在納米粒子上用作天線以收集寬范圍光的機(jī)制，他們成功地重新設(shè)計(jì)了納米粒子，以進(jìn)一步放大粒子的光轉(zhuǎn)換特性。他們的研究發(fā)表在近日的《自然光子學(xué)Nature Photonics》雜志上。  上圖所示是在納米晶體中的鉺原子（紅色）通過一種稱為上轉(zhuǎn)換的過程發(fā)射可見光、綠光，這可能有助于改進(jìn)的太陽能電池的發(fā)展，該太陽能電池捕獲了一些先前丟失的太陽能�？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，用染料（藍(lán)色和紫色分子在右邊）涂覆粒子可以大大增強(qiáng)這種光轉(zhuǎn)換性質(zhì)。圖片來源：伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 “這些有機(jī)染料捕獲近紅外光的大部分光譜，”伯克利實(shí)驗(yàn)室的分子實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Bruce Cohen說，他與分子科學(xué)家P. James Schuck（現(xiàn)在在哥倫比亞大學(xué)）和Emory Chan共同主持了這項(xiàng)研究。該分子組裝實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)納米科學(xué)研究中心。 “由于近紅外波長(zhǎng)的光在太陽能技術(shù)中經(jīng)常被用于聚焦可見光，”Cohen補(bǔ)充道，“并且這些染料敏化的納米粒子有效地將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見光，因此提高了捕捉太陽光譜中大部分被浪費(fèi)掉的部分，并將其整合到現(xiàn)有的太陽能技術(shù)中�！� 研究人員發(fā)現(xiàn)，染料本身可以將重發(fā)光的亮度放大約33000倍，并且它與納米顆粒的相互作用提高了其將光轉(zhuǎn)換約100倍的效率。 Cohen，Schuck和 Chan Chan已經(jīng)花費(fèi)了大概十年的時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和研究，在這項(xiàng)研究中使用的上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNP）。上轉(zhuǎn)換納米顆粒吸收近紅外光并有效地將其轉(zhuǎn)化為可見光，這是由于納米晶體中鑭系金屬離子的組合而引起的一種不尋常的特性。2012年的一項(xiàng)研究表明，上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面上的染料顯著增強(qiáng)了粒子的光轉(zhuǎn)換性能，但其機(jī)理仍然是一個(gè)謎。 |
