一种新的双光系统透明电极电池

植物光合作用在其叶绿体的光合作用膜上进行。它有两个串联着的光系统(PSII和PSI)。PSII在膜的一侧,吸收波长相当于680nm的光子激发电子并产生空穴,空穴将水氧化得氧。电子经过一系列的下坡传送,暗反应合成ATP,到处于膜另一侧的PSI。PSI吸收波长相当于700nm的光子,再次将电子激发,经过第二个系列的下坡传送,暗反应将NADP还原为NADHP。NADHP和ATP最终将CO₂还原为碳水化合物。     

四苯基卟啉在改性磷酸锆层间的插入及荧光增强

近年来,出于节约一次性能源的考虑,人们已经加大对太阳能等天然资源的利用,致力于模拟天然光合作用的研究[1￣3],而光合作用中的捕光复合物又称为光子天线。光子天线中往往存在一种或几种猝灭剂,猝灭剂吸收光子后产生激发态的能量可以在不同分子或者同一分子的不同生色团之间转移,转移出能量的一方为能量给体,另一方为能量受体。     

有潜力的化学燃料电池

在美国布鲁克海文国立实验室工作的诺尔曼·素丁(Norman Sutin)等正在研究一种收集和储藏太阳能的化学系统,该系统的作用和光合作用相似。他们以?的三-双吡啶离子[Ru(bipy)_3~(+2)]作为催化剂,它吸收了光子的能量(吸收带集中在450毫微米左右,接近日光     

SrB4O7:Pr^3+中Pr^3+的发光性质

本研究报道Pr^3+在SrB4O7中的发光性质,在SrB4O7中Pr^3+离子的4f5d能态高于1^S0能级,因此,在207nmUV光激发下,Pr^3+能够把所吸收的一个高能量的UV光子转换为两个可见光子的发射(光子倍增);在此氧化物基质中的光子倍增主要是由于阳离子处于弱的晶体场格位之中;由于与稀土离子弱联结相关的声子振动频率低(hωmax～1200cm^-1),因此还能观察到从3^P0能级向低能级的跃迁。第一个光子的发射由1^S0→1^G4(313nm),1^S0→1^D2(338nm)和1^S0→1^I6(405nm)的辐射跃迁组成;第二个光子的发射由3^P0和1^D2能级向低能级的辐射跃迁组成[3^P0→(3^HJ,3^FJ)和1^D2→(3^H4,3^H5)]。     

二吡唑铝化合物双光子吸收性质的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)和半经验的ZINDO方法对二吡唑铝化合物的单、双光子吸收(OPA、TPA)性质进行了研究.结果表明,铝氮烷杂环化合物具有好的双光子吸收性质,其双光子最大吸收截面值(δmax)可达到2860.1 GM(1 GM=10-50 cm4·s·photon-1).在中心、共轭桥和末端引入强的吸电子基团可调谐单、双光子吸收光谱,实现在不同波长范围的双光子吸收;利用三态公式分析了分子的双光子吸收截面变化的内在原因;铝氮烷杂环化合物与其相应的硼化合物相比,表现出类似的单、双光子吸收性质,但一定程度上可增大双光子吸收截面.     

有机双光子吸收材料研究进展

有机双光子吸收材料是光电信息功能材料领域的研究热点之一.同无机双光子吸收材料相比,有机双光子吸收材料有更好的可设计性和可裁接性.从分子设计的角度介绍了国内外所取得的一些最新进展,并对有机双光子吸收材料的发展方向作了综述.     

Ca0.8-2x(YbxTb0.1Na0.1+x)2xWO4近红外下转换荧光粉水热合成及发光性质

一种在近红外光谱(NIR)区域高效的量子剪裁现象已在Ca0.8-2x(Ybx Tb0.1Na0.1+x)2x WO4(x=0～0.2)荧光粉中得到证实,该量子剪裁通过吸收紫外线光子发射近红外光子,能量传递包括两个协同过程,分别是WO42-基团到Yb3+离子和WO42-基团到Tb3+离子再到Yb3+离子,Yb3+离子的掺杂浓度对荧光粉在可见光和近红外光谱的发光,荧光寿命和量子效率的影响已进行了详细的研究。经计算,量子效率最大达到135.7%。铽与镱共掺钨酸钙的近红外量子剪裁,通过吸收太阳光谱的1个紫外光子到2个1 000 nm光子(2倍光子数增加)的下转化机制实现高效率硅太阳能电池的途径。     

紫外激光化学

随着六十年代激光技术的出现,一门崭新的边缘学科——激光化学就应运而生了。七十年代初大功率横向激励(TEA)CO_2 激光器的出现,发现了红外多光子吸收,使得红外光化学这个领域显得十分活跃;七十年代中期稀有气体卤化物(RGH)准分子激光器的研制成功,观察到了紫外多光子吸收和解离等一系列新现象,开拓了紫外激光化学新领域。     

强双光子吸收引发的聚合反应

近年来 ,具有强双光子吸收性能的有机材料[1] 在双光子荧光显微术[2 ] 、光限幅[3] 和激光转换[4 ] 等领域中的应用引起了各国学者的广泛关注 ,强双光子吸收引发的聚合反应[5～ 8] 及其应用尤其令人瞩目 .与传统的紫外光引发的聚合反应相比 ,强双光子吸收引发的聚合反应有两个明显特征 :(1 )双光子吸收的强度与入射光强的平方成正比 ,因而在入射激光光束密聚焦的情况下 ,聚合反应只发生在入射光波长立方 (λ3)范围的微小体积内 ;(2 )聚合反应的辐照光源为可见 -近红外激光 ,长波长使得入射光的损耗较小 ,因此在介质中的穿透性好 .同时由于双…     

叶绿素—稀土的光谱研究

植物光合作用中,叶绿素分子是重要的色素分子。它参与构成捕光天线和作用中心,在植物高效吸收和传递光能过程中起着重要作用。它的研究对于了解稀土元素对光合作用过程的影响和提高作物的光合效率,促进农业增产有着一定的理论和实际意义。 稀土农用已取得显著的增产效果。已发现稀土元素对植物光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的活性有明显促进作用。然而,稀土元素对叶绿素作用机理尚未充分认识。本文进行了叶绿素-稀土的光谱研究。试图证明稀土元素的存在,特别是轻稀土对叶绿素分子捕获光子的影响。     

卟啉迭层能导电

以卟啉为基础的叶绿素分子在光合作用中担任重要角色。它们吸收太阳光子,将其能量传递给在光合膜里流动的电子。荷兰Delft工业大学的J.M.War-man等通过用有组织的自我装配的人造卟啉层制成了这种电荷传递的初级模型物。通过电离辐射诱发卟啉里的电荷,然后用微波技术监测导电率的变化,发现无论是固态结晶相还是相对塑性的液晶相,电荷都     

从自然光合作用到人工光合作用

光合作用的光系统Ⅱ(PSⅡ)是自然界唯一能够利用太阳能高效、安全将水裂解,获得电子、质子并释放出氧气的生物系统,对其结构和微观原理的研究一直是光合作用研究领域的热点和难点.2011年以来PSⅡ的晶体结构研究取得突破性进展,其核心色素、辅基及水裂解催化中心(OEC)的空间结构均已被揭示,这为人工光合作用研究提供了重要的依据.最近本课题组成功合成出结构和理化性能均与生物OEC类似的人工Mn_4Ca-簇合物.这些进展为今后人工光合作用探索利用太阳能和水制备清洁能源的研究奠定了重要基础.本文对生物光系统Ⅱ和人工光合作用的最近研究进展进行了评述.     

卟啉-联吡啶二聚体的合成与表征

<正>绿色植物的光合作用是自然界效率最高的光能转化过程,人工模拟光合作用是实现太阳能利用的最理想的方法,是近年来学者们研究的热点[1-3]。光合作用的反应中心包括PSI(Photosystem I)和PSII(Photosystem II)。其中PSII是物质还原过程,首     

基于TiO_2纳米管阵列的高效正面透光型染料敏化太阳能电池的制备及其光电性能（英文）

报道了一种基于TiO2纳米管(TNT)阵列正面透光型光阳极的高效染料敏化太阳能电池.将TNTs在450°C烧结后能避免其有序结构在HF处理过程中被破坏,使膜内高速电子传输通道被保留,有利于染料敏化太阳能电池(DSSC)实现高速电荷传输.再用HF、TiCl4、HF和TiCl4混合等溶剂对TNTs进行处理,提高其表面粗糙度以吸附更多染料.染料吸附量的增加能提高光阳极在300-570 nm波段光子捕获效率,该波段是染料吸收光子的主要区域.然而,在染料吸收光子较弱的长波段区域(570-800 nm)光子捕获效率的增加主要源于光阳极光散射率的提高.光阳极光子捕获效率的提高使DSSC的内外量子效率在全波段(300-800 nm)均有所增加,从而使短路电流明显提高.从电化学阻抗数据可知,与电子传输性能密切相关的电化学参数如电荷传输电阻、界面电荷复合电阻、电容、电子寿命、电子扩散长度和电子收集效率等在含处理过的TNTs光阳极DSSC中均有所改善,从而提高电池光电转换效率.含HF和TiCl4混合溶剂处理TNTs光阳极的DSSC最高光电转换效率能达到7.30%,比未处理的DSSC(5.38%)提高35.69%.     

基于TiO2纳米管阵列的高效正面透光型染料敏化太阳能电池的制备及其光电性能

报道了一种基于TiO2纳米管(TNT)阵列正面透光型光阳极的高效染料敏化太阳能电池.将TNTs在450°C烧结后能避免其有序结构在HF处理过程中被破坏,使膜内高速电子传输通道被保留,有利于染料敏化太阳能电池(DSSC)实现高速电荷传输.再用HF、TiCl4、HF和TiCl4混合等溶剂对TNTs进行处理,提高其表面粗糙度以吸附更多染料.染料吸附量的增加能提高光阳极在300-570 nm波段光子捕获效率,该波段是染料吸收光子的主要区域.然而,在染料吸收光子较弱的长波段区域(570-800 nm)光子捕获效率的增加主要源于光阳极光散射率的提高.光阳极光子捕获效率的提高使DSSC的内外量子效率在全波段(300-800 nm)均有所增加,从而使短路电流明显提高.从电化学阻抗数据可知,与电子传输性能密切相关的电化学参数如电荷传输电阻、界面电荷复合电阻、电容、电子寿命、电子扩散长度和电子收集效率等在含处理过的TNTs光阳极DSSC中均有所改善,从而提高电池光电转换效率.含HF和TiCl4混合溶剂处理TNTs光阳极的DSSC最高光电转换效率能达到7.30%,比未处理的DSSC(5.38%)提高35.69%.     

激光光解NO2产物--氧原子O(3PJ″)的REMPI离子谱

由 Nd:YAG激光器三倍频 ,输出波长为λ =355 nm( 28 169 cm- 1)的激光光解 NO2分子产生的氧原子 ,通过共振增强多光子电离( REMPI resonance enhanced multiphoto ionization)及飞行时间( TOF time of flight)质谱技术 ,获得了自旋轨道精细能级分辨的氧原子 O(2p 3PJ″ =2,1,0)离子谱 .氧离子信号强度与 UV电离激光能量(λ≈ 226 nm)之间的关系能用三次方曲线很好拟合 ,它表明光解产物氧原子是通过( 2+ 1)多光子吸收过程而被电离的 .由离子信号得到的氧原子基态三个自旋轨道支能级布居比 f1=I(3P1)/I(3P2)与 f0=I(3P0)/I(3P2)分别为 0.54± 0.09和 0.20± 0.04,并且在不同的光解激光能量下其布居比保持不变 .这一比值与统计分布计算的值为 0.6和 0.2一致(即统计分布 3P2∶ 3P1∶ 3P0=1:0.6:0.2) .这是由于样品 (NO2)在较低的压力下( 1.33× 10- 4 Pa)和极短的光解电离时间范围内( 10- 8 s) ,产物 O( 3PJ″)支能级间几乎不可能发生碰撞能量转移 ,因此 ,氧原子三个自旋轨道角动量分裂能级布居 O( 3PJ″ =2,1,0)是统计分布的.     

CDF3的红外光化学

发展了用激光光热探测法探测红外弱吸收的方法.用此法研究了用CDF3在红外激光场下,由多光子吸收引起的选择性光化学过程,以及惰性气体对选择性的影响.在R(12),R(16)和R(26)支发现三个强吸收峰.其中R(12)和R(26)支的吸收在线性吸收谱上是重叠的,R(16)是一个在线性吸收谱中从不出现的新峰,还观察了在TEA CO2激光的R(26)支,CDF3和CHF3混合物的选择性解离,加入稍释气体Ar后选择系数增加,它可解释为CDF3和CHF3之间的碰撞几率减少.     

慢光子效应在太阳能转换燃料中的应用（英文）

随着全球性能源短缺和环境恶化问题的日益突出,能源和环境问题已成为目前人类面临和亟待解决的重大难题,研究新的替代能源和清洁环境技术备受关注.世界各国的科研工作者都在积极探索和寻找有效的对策,其中通过光催化分解水和还原CO_2将太阳能转化为有价值的氢气和碳氢燃料可有效缓解人类对可再生能源和清洁能源的需求.然而,现有催化剂的转换效率还达不到商业化的要求,主要原因是太阳光的利用率低和光生电荷的复合率高.将催化剂构造成三维有序孔状的光子晶体结构,可有效提高催化剂对光的利用率.光子晶体是一种特殊的周期性介电物质有序排列而成的微结构材料,它对光有着特殊的调控作用,可以通过光反射、光散射和慢光子效应来调控光在材料介质结构中的传播和光与介质的相互作用.三维反蛋白石结构的光子晶体不仅有光子晶体的特征还具有本身特有的结构效应,主要体现在以下两个方面:(1)光子晶体结构:光子晶体具有内部相互连接的三维框架结构和相互连通的球形孔道,三维框架结构提供大的比表面积,而有序的球形孔道有利于反应物分子的动态扩散;(2)光子晶体效应:当光波长落在光子禁带范围内,此波长的光将会被反射而不能在材料内传播;当光子晶体材料内有缺陷时可以发生多重散射,增加光的利用率;当光波长落在光子禁带红边的时候,这部分的光将会"慢下来"并且作用光子晶体的高介电物质部分;当光波长落在光子禁带蓝边的时候,这部分光也会"慢下来"并且作用于光子晶体的低介电物质部分.通过调控光子禁带的位置,可以得到不同波长的慢光子和调控作用于不同的材料物质上,增强入射光的利用率和光与材料的相互作用.基于光子晶体半导体材料既有电子能带又有光子能带的特点,利用光的反射、散射和慢光子效应来调控光在光子晶体中的传播,能显著增强光与催化剂的相互作用.尤其是光子禁带附近产生的慢光子效应对光有着特殊的调控作用,可以减慢一些特定频率的入射光在催化剂中的传输,促进催化剂对光的吸收.同时,慢光子效应还能促进光生电子-空穴对的分离,提高光解水产氢和光化学还原CO_2的活性.本文总结了光子晶体的慢光子效应促进光催化产H_2和CO_2还原的最新发展,并研究了慢光子效应在太阳能转换为燃料中的作用.基于慢光子效应对光的特殊调控作用,构造具有光子晶体结构的催化剂对促进太阳光的吸收和提高太阳能转换为燃料的效率具有重要的意义.     

乙胺和二甲胺分子(n_N,3s)里德堡态共振的多光子电离

MPI质谱研究作为化学分析和研究光物理过程的工具受到广泛的重视[1－4]．REMPI的特征过程是，首先分子吸收。个光子共振激发到中间态，然后处于中间激发态的分子再吸收n个光子激发到电离连续区[5]．REMPI的谱特征可以给出中间态分布的详细信息[6]，利用REMPI过程可研究单光子跃     

几个荧光蛋白发色团双光子吸收性质的理论研究（英文）

实验测得的荧光蛋白的单、双光子吸收光谱在低频和高频区域都表现出明显不同的特征。为了揭示这些不同点的起源和研究荧光蛋白的构–效关系,我们详细研究了三种荧光蛋白发色团(一种增强型蓝绿色荧光蛋白的中性发色团和两种红色荧光蛋白的阴离子发色团)的单、双光子吸收特性,分别计算了纯的和振动分辨的电子谱。计算结果表明:光谱线形与计算采用的交换相关密度泛函及谱截面计算所采用的近似关系密切;如果在计算光谱截面时,我们利用长程修正的交换相关泛函CAM-B3LYP来计算几何和电子结构参数,然后把Franck-Condon(FC)效应和包含Herzberg-Teller(HT)效果的电-声耦合效应都考虑进去,理论计算的光谱与实验测定的光谱可以很好地符合;对于两种离子态的发色团,HT电-声耦合效应使得对应于基态到第一激发态跃迁的双光子吸收最强峰相对于单光子吸收的最强峰发生了蓝移,但HT电-声耦合效应对高频的双光子吸收谱没有太大的影响;分子内电荷转移是导致高频区的双光子吸收明显强于单光子吸收的主要原因。