在固态上转换技术领域,长期以来一直依赖硫化铅量子点等无机材料。尽管这些材料有效,但其优化提升空间相对有限。最近,美国斯坦福大学的研究团队通过采用更丰富、可调控的有机材料,成功解决了上述技术的局限性。
拓宽吸收光谱范围
有机材料的引入不仅使光谱范围更广泛,而且通过分子设计,实现对上转换过程的精细控制。研究揭示了有机材料在光上转换过程中产生的电荷转移状态对三重态激子的高效产生具有关键作用。
体相异质结构设计
在界面设计上,研究团队提出了体相异质结上转化器件的概念。这一设计通过创造更多有效接触面积,极大地提高了光上转换性能。通过简单的制备方法,实现了近红外到可见体相异质结构的光上转换薄膜。
这一技术突破在未来展望中呈现出三个主要应用前景:
1. 夜视与安全监控
通过将该技术应用于设备,微弱的近红外光可以转换为可见光,用于夜间监控、野外救援和军事侦察。设备重量减轻,无需外部电源,提高了便携性和便捷性。
2. 太阳能电池效率提升
将上转换膜用于太阳能电池板,可使电池捕获转换太阳光谱中的更多能量。太阳能电池板的能效将显著提高,推动太阳能可再生能源更广泛应用。
3. 防伪技术
利用上转换技术制成的防伪标签,在日常环境下隐形,需要特定波长的红外光才能揭示。为文件、艺术品、奢侈品等提供了全新的安全验证方式。
研究历程
该技术的研究历程充满曲折。由于之前使用硫化铅量子点的传统方法,该团队注意到有机材料可能更为高效。通过体相异质结的设计,解决了传统方法中界面受限的问题,提高了光上转换性能。