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大连化物所纳米晶三线态能量转移动力学研究取得新进展

2019/3/12编辑Ma Liang 人气2004

导读近年来半导体纳米晶作为三线态敏化材料开始受到广泛的关注与传统的敏化剂分子不同的是纳米晶具有较弱的电子-空穴交换作用明态-暗态能量分裂极小几个meV所以几乎不存在?#23548;?#31388;越能量损失

近日中国科学院大连化学物理研究所光电材料动力学特区研究组研究员吴凯丰团队基于量子限域的CsPbBr3纳米晶与多环芳烃分子构建模型异质结并结合稳态和飞秒瞬态光谱揭示了该体?#30340;?#32435;米晶量子限域效应主导的三线态能量转移动力学过程清晰地展示了转移速率对纳米晶载流子表面概率密度的线性?#35272;?#20851;系相关成果发表于美国化学会志Journal of the American Chemical Society上

多环芳烃的三线态敏化在光子上转换和光催化有机合成等领域具有重要应用光子上转换可减小太阳能转换中的低能光子透过损失?#22411;?#20351;转换效率突破传统的Shockley-Queisser极限三线态敏化的一般途径为含重金属的敏化剂分子受光子激发后通过?#23548;?#31388;越产生敏化剂分子的三线态此三线态再通过能量转移产生多环芳烃的三线态?#27426;?#25935;化剂分子的?#23548;?#31388;越会带来较大的能量损失≥0.5eV降低上转换过程的?#34892;?#22686;益上转换光子与激发光子的能量差近年来半导体纳米晶作为三线态敏化材料开始受到广泛的关注与传统的敏化剂分子不同的是纳米晶具有较弱的电子-空穴交换作用明态-暗态能量分裂极小几个meV所以几乎不存在?#23548;?#31388;越能量损失因此纳米晶作为三线态敏化材料可最大化光子上转换过程的?#34892;?#22686;益?#27426;?#30001;于其较大的尺寸和复杂的内部和表面态电子结构从纳米晶到多环芳烃的三线态能量转移机理可能不同于传统的敏化剂分子到目前为止文献中都缺乏深入系统的研究比如最近的研究大多采用荧光量子产率很低的半导体纳米晶如CdSe和PbS等作为敏化材料且将能量转移速?#23454;?#24433;响因素笼统地归因于纳米晶尺寸相关的能量转移驱动力和光谱重叠

吴凯丰研究团队提出近期在光伏和发光应用领域广受关注的钙钛矿纳米晶也是一类理想的三线态敏化材料因其具有较高的荧光量子效率≥60%和对称的载流子波函数分布可用于构建模型体系探索纳米晶三线态能量转移的主要影响因素光谱动力学研究发现纳米晶尺寸相关的能量转移驱动力和光谱重叠对转移速?#23454;?#24433;响极小相反纳米晶的波函数表面分布在三线态能量转移过程中起主导作用其速率随尺寸相关的载流子表面概率密度波函数平方呈线性关系纳米晶尺寸越小量子限域效应越强载流子在纳米晶表面的波函数分布越大越能?#34892;?#22320;与吸附于纳米晶表面的多环芳烃进行波函数交换从而实现三线态能量转移这与三线态能量转移的Dexter机理是符合的

该研究首次揭示了纳米晶到多环芳烃分子三线态能量转移的核心影响因素对采用纳米晶吸光材料驱动的光子上转换和光催化反应具有重要指导意义此外该研究也表明虽然在光伏和发光应用领域钙钛矿材料的量子限域效应未受关注但在三线态敏化等应用领域量子限域对钙钛矿材料是不可或缺的

该工作得到国家重点研发计划国?#26131;?#28982;科学基金等的资助

解读仪器仪表行业热点呈?#32622;?#24863;?#24405;?#26356;多独家分析尽在阿仪网微信扫描二维码免费阅读

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来源 中国科学院网站

标签检测,仪器,设备,监测

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