中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏團(tuán)隊(duì)與加拿大多倫多大學(xué)薩金特團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)了一種“脈沖式軸向外延生長(zhǎng)”方法，并成功制備了尺寸、結(jié)構(gòu)可調(diào)的一維膠體量子點(diǎn)—納米線分段異質(zhì)結(jié)。該結(jié)構(gòu)是類似竹節(jié)結(jié)構(gòu)的納米“竹子”復(fù)合異質(zhì)結(jié)，可充分利用太陽能，并將其有效轉(zhuǎn)化為氫能源。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然—通訊》雜志。

近年來，科學(xué)家通過設(shè)計(jì)新型半導(dǎo)體納米材料以捕獲太陽能并實(shí)現(xiàn)高效光化學(xué)轉(zhuǎn)化，使人們看到了利用新型清潔能源的希望。但如何降低成本、進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化效率并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

最新研制的人造納米“竹子”的竹節(jié)和竹莖，分別由硫化鎘和硫化鋅兩種不同的半導(dǎo)體材料組成。兩者交替生長(zhǎng)，非常類似于生活中看到的竹子拔地而起的生長(zhǎng)過程。有趣的是，研究人員設(shè)計(jì)的這種獨(dú)特生長(zhǎng)方式，可精確控制每根人造納米“竹子”的粗細(xì)、節(jié)數(shù)以及每個(gè)竹節(jié)的間距。這種豐富的調(diào)控能力為進(jìn)一步開發(fā)利用該類材料提供了更多的空間。

此外，研究者發(fā)現(xiàn)，此類人造納米“竹子”中不同組分之間存在協(xié)同效應(yīng)，兩者的取向結(jié)合極大地提升了單一材料具有的性能。相比于單一材料，納米“竹子”的太陽能制氫效率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這為今后設(shè)計(jì)開發(fā)新型高效太陽能制氫材料提供了新途徑。