中加合作制备纳米“竹子” 借太阳光造清洁能源

中国科学技术大学3日消息，该校俞书宏教授团队与多伦多大学萨金特团队合作制备人造纳米“竹子”，充分利用太阳能，并将其有效转化为氢能源，效率提高了一个数量级。

相关研究成果近日发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》上。

近年来，科学家们通过设计新型半导体纳米材料以捕获太阳能并实现高效光化学转化，但如何降低成本、进一步提高转化效率实现产业化，仍然是一个巨大挑战。

俞书宏教授团队与萨金特团队合作，设计了一种“脉冲式轴向外延生长”方法，成功制备了尺寸、结构可调的一维胶体量子点——纳米线分段异质结，该结构是类似竹节结构的纳米“竹子”复合异质结，可以充分利用太阳能，并将其有效转化为氢能源。

据介绍，这种人造纳米“竹子”的竹节和竹茎，分别由两种不同的半导体材料组成，二者交替生长，非常类似于竹子生长过程。研究人员设计的这种独特生长方式，可以精确控制每根人造纳米“竹子”的粗细、节数以及每个竹节的间距。这种丰富的调控能力为进一步开发利用该类材料提供了更多的空间。

此外，研究者发现，此类人造纳米“竹子”中不同组分之间存在协同效应，二者的取向结合极大地提升了单一材料所具有的性能。相比于单一材料，纳米“竹子”的太阳能制氢效率提高了一个数量级，这为今后设计开发新型高效太阳能制氢材料提供了新途径。