有機─無機奈米晶體　顛覆基礎奈米科學與光化學

編譯／高晟鈞

在設計像是太陽能電池、光催化劑、光電探測器等光電設備時，科學家通常會優先考慮穩定且適應性高的材料。這對於他們能精確控制材料的光學特性，並確保儀器在不同環境下能穩定工作相當重要。

有機─無機奈米晶體，是將有機材料的配位基連接到無機奈米晶體表面形成的。有機材料會在奈米晶體周圍形成保護層，進而增加其穩定性。然而，有研究卻發現，有機材料的摻入會降低奈米晶體的導電率和光子吸收效率。

近期，來自日本立命館大學的Yoichi Kobayashi教授發現了有機配位基在奈米晶體表面的並非固定的；相反地，在特殊條件下它是半可逆的，為這種奈米級混和物拓寬了新的視角。

研究團隊發現，通過將材料暴露在可見光下，可以置換帶羧基的苝雙酰亞胺（PBI）和無機硫化鋅（ZnS）奈米晶體之間的配位鍵，並且這個過程是可逆的。這也將是第一個用半導體奈米晶體，透過光誘導芳香配位基置換的例子。

透過實驗與計算，研究團隊發現，在透過光束激發的時候，PBI分子會激發一個電子，移動到硫化鋅中，形成相應的「空穴」（電子離開後的空位），以及PBI離子和ZnS奈米晶體的表面置換。而隨著時間的推移，置換的配位基將與ZnS奈米晶體表面的缺陷重新結合，使此過程可說是半可逆的。

「準確理解配位基與奈米晶體間的相互作用，對於奈米科學至關重要，由其是開發先進的光電材料。其中包括了透過可見光分解持久性化學物質的光催化劑，或是可穿戴設備中的光電導微電路圖案等等。這項研究將在不久的未來，顛覆基礎奈米科學與光化學領域。」Kobayashi教授自信的說道。

資料來源Phys.org

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