九州大学固态材料大突破，成功将自然阳光“升级”为高能紫外光
2026-6-28 寰宇科学
九州大学近日发表“光子上转换”（PhotonUpconversion）突破，成功让一般可见光在固态材料转成紫外光，并在自然户外日照下达1.9%转换效率。论文23日刊登于《NatureCommunications》期刊，为推进太阳能驱动光化学与紫外光应用的重要一步。
紫外光虽然占抵达地表阳光的比例较小（约6%），但在空气净化、树脂固化、牙科与美甲材料硬化等技术扮演关键角色。过去相关研究多仰赖液态系统，但液体通常需要有毒溶剂，且容易挥发，不利于实际应用；然而，若改用固态材料，又会因分子排列过度紧密，导致π电子云重叠并引发“激子淬灭”（ExcitonQuenching），让能量（三重态）相互作用前就淬熄，因此科学界一直难以兼顾效率与稳定性。
为解决这个难题，团队选用有机半导体二氢茚并茚烯（dihydroindenoindenedene，DHI），并在sp³碳原子接上烷基链，以此精准调控分子间距。这个设计就像在分子间撑出“安全距离”，既足以进行有效的三重态能量传递，又避免了过度的电子相互作用造成淬灭。最后材料在固态展现超过60%的荧光量子产率，并维持较长寿命的激发态；与供体分子配对后，自然户外日照下成功达成1.9%光子上转换效率。
核心为利用三重态─三重态湮灭（triplet–tripletannihilation，TTA）将两个低能量可见光光子的能量“加总”成一个能量更高的高能紫外光光子。领衔及参与研究的作者有九州大学YoichiSasaki（通讯作者）、NobuoKimizuka等人指出，这种可在自然阳光下运作、制程相对简单且材料成本较低的新材料，未来有望广泛应用于太阳能驱动的光催化技术、室内空气净化与低强度3D列印等领域。团队已提出专利申请。