[黃礽耀 sfiawong]

當前位置：首頁 > > 文化科技
[align=left]

國際首次！中國科學家“拍攝”到光生電荷轉移演化全時空圖像

時間:2022-10-14


資料來源：大華新聞DaWanes.com
單個光催化粒子從飛秒（千萬億分之一秒）到秒光生電荷分離過程的全時空域原位動態圖像。 來源：中科院大連化物所供圖

太陽能高效利用是潔淨能源研究的科學“聖杯”。

10月12日，《自然》在線發表了一項關於太陽能光催化研究的重要進展。通過綜合集成多種可在時空尺度銜接的技術，中國科學院大連化學物理研究所李燦院士、范峰滔研究員等科研人員，對光催化劑納米顆粒的光生電荷轉移進行了全時空探測，在國際上首次“拍攝”到光生電荷轉移演化全時空圖像。

“這項研究為突破光解水催化劑電荷分離的‘瓶頸’，提供了新的認識和研究策略。”李燦強調。

太陽能光催化反應可以實現分解水產生氫氣、還原二氧化碳產生太陽燃料，有望為實現“雙碳”目標提供重要的解決途徑，受到全世界關注。

“雖然在過去半個世紀的光催化研究中，人們在光催化劑制備和光催化反應研究方面做出了巨大努力，但由於光催化反應中光生電荷的分離、轉移和參與化學反應的時空復雜性，人們對該過程的基本機制一直不清楚。”李燦坦言。

光催化過程中，光照射到催化劑上時，催化劑內部會產生光生電荷，即光生電子和空穴。光生電子和空穴需要從微納米的催化劑顆粒內部分離，並轉移到催化劑的表面，啟動化學反應。

光催化過程的核心科學挑戰在於如何實現光生電荷的高效分離和傳輸。由於這一過程跨越從飛秒到秒、從原子到微米的巨大時空尺度，揭開這一過程的微觀機制極具挑戰性。

“長期以來，我們團隊一直在致力於解決這一問題。在這項研究中，我們在時空全域追蹤了光生電荷在光催化劑納米顆粒中分離和轉移演化的全過程。”李燦說。

為更好地了解納秒范圍內光生電荷在催化劑內部的分離機制，研究人員使用了時間分辨光發射電子顯微鏡，發現了光生電子在亞皮秒時間尺度可以從一個表面移動到另一個表面。

隨後，為了直接觀察光生電荷的轉移過程，研究人員進行了瞬時光電壓分析，發現隨著時間尺度從納秒到微秒的發展，空穴逐漸出現在催化劑表面含有缺陷的晶面。

“通過集成結合多種先進的表征技術和理論模擬，包括時間分辨光發射顯微鏡、瞬態表面光電壓光譜和表面光電壓顯微鏡等，像接力賽一樣，第一次在一個光催化劑顆粒中跟蹤電子和空穴到表面反應中心的整個機制。”李燦說，時空追蹤電荷轉移的能力將極大促進對能源轉換過程中復雜機制的認識，為理性設計性能更優的光催化劑提供了新的思路和研究方法。

“這是基礎研究的重大突破。未來，這個成果有望促進太陽能光催化分解水制取太陽燃料在實際生活中的應用，讓夢想逐漸變為現實，為我們的生產和生活提供清潔、綠色的能源。”李燦說。

[黃礽耀 sfiawong]

這的確是一項極大的發明/發現，可以是新世紀的大事，可能影響到世界車輛，航機，和輪船甚至家庭和一切戶內與戶外的發電作用，影響及整個世界的生活習慣咯！

中國人將惠及得到外國人的尊重了;亦是下個世紀的人類生活的福祉所依靠的大發明！噢，世界的真理系需要尖頂人才，每到一個特定時間配合一點點靈感突然被引起了衝破的障礙便出現了奇跡，讓某某人搭正了天地缐，得應為世人福祉的開發者（發明人）啊！真系多謝學者的努力不懈之收獲啦！多謝哂。

[黃礽耀 sfiawong]

早晨，各位大大，昨晚偶然看到這個專題，令我回想起時常幻想深海的電曼魚為什麼能夠發出強勁的電力保護自己，甚至可以電死敵人；而深山中的小小熒火蟲（更是奇怪）它們的身體那麽細小，竟然可以自己發電，它們吃什麼進入身體作為發電的材料呢，這些瑩火蟲道理應該是老天爺供給世人自己留意研究的啊；希望世界科學家們團結起來把動物世界如何發電的道理盡量找出來，提供j多些有能之仕改良發電的方法啊！

人類久不久又一次或再次見到天外來的太空飛行物體，它們飛行的速度令世人感歎，為何它們的速度能夠在閃電之間，快過人們的眼睛忽然消失於空氣之中啊，飛行一如閃電的速度實在驚人，恐怕我們再化二百年的時間都不明白所以啊;！為什麼它們的構造多數是圓形的呢，許是方便控制太空裡四方八面的電磁波吧！我的想法它們的飛行能力完全是靠太空星際間的磁場互相推拉的「萬有吸引力」來運行的，決非靠自己本體的動力吸入空氣浮沉於太空之間啊；我的意思是目前地球人類的所有運輸工具都是靠空氣的阻力浮游於空氣浮動飛行，如果（假設）世界沒有了空氣，我們的飛機是否能夠飛行呢，恐怕連飛起的能力也沒有了，一定是行不得也哥哥不能飛行了吧？天外來客的圓形飛船完全靠的是「萬有引力」的推拉是完全不靠浮力和機器本身推拉的作用而為（完全是不同移動方法前進和退後的不同級數的動力咯）。

[黃礽耀 sfiawong]

有了這個重要的發明，希望幫助有需要的創造者解決一些重要難關，可以放膽再向前衝過去！增進人類的幸福享受啊！

[黃礽耀 sfiawong]

在科學世界裡，我們的思想應該是飛天馬行空，天花亂墜的想像，不可固步自封，既不能進，亦不能退的思想是要不得的啊！一定要像小小孩子的虛幻推理想法才能發展出以為不可能的虛無（突破的）想法來啊，勇往直前的令不可能變成可能的（事實）吧！

[黃礽耀 sfiawong]

根據查閱熒火蟲的資料，原來熒火蟲是喜歡食肉，例如：蝸牛， 蚯蚓，熒火蟲先用吐液附在這些害蟲身上腐化成肉汁才譲牠們吸取食用；但最可惜的是熒火蟲壽命短促只有七天左右最長是十幾天，所以可能不足以作研究的對象！但牠們的發電原理尚待加以研究的（值得跟進）。

其它發電動物尚有很多，多是極深海底的動物吧？！是需要長期監察研究的啊！有些是很細小的深水底下的蟲類不定？