刘晓刚，新加坡国立大学 图1显示了与有机半导体耦合的镧系元素掺杂的纳米粒子的示意图
该团队的研究发现为控制三重态激子提供了一种新的方法，这对光电研究具有重要意义
信用:韩三阳 新加坡国立大学的科学家开发了一种方法，通过将分子三链体与镧系元素掺杂的纳米粒子耦合来改善它们的产生和发光收获
这一创新为光电领域的镧系纳米晶体-分子相互作用提供了新的见解
分子和杂化系统中三重态激子(束缚电子-空穴对)的产生、控制和转移是一个跨多种学科，从物理和化学到材料科学和生物学，都非常感兴趣的课题
这种兴趣是由一系列潜在的应用驱动的，如分子发光、光子频率转换、光催化、传感和光动力疗法
然而，分子三链体是不良的发光体，因此使用特殊技术来规避这一限制
这些技术包括基于重金属的自旋轨道耦合和单线态-三线态能量分裂的调谐
然而，这两种方法都不适合，因为它们主要集中于从三胞胎中获取光发射，这给分子设计带来了严格的限制
新加坡国立大学化学系的刘晓刚教授领导的一个研究小组开发了一种新的方法，通过将有机分子与镧系元素掺杂的纳米粒子偶联来控制这些分子三链体的发光特性(见图)
这项研究是与中国浙江大学的邓仁仁教授和英国剑桥大学的阿克谢·饶教授合作进行的
使用他们的方法，可以通过光子吸收在有机分子上直接生成分子三链体
这意味着分子可以获得能量，直接从基态单线态跃迁到激发态三重态
这种直接的光学转换以前是不可能的
研究人员发现，这种转变可以在低于10皮秒的时间尺度上以单位效率发生
当它们耦合到镧系元素掺杂的纳米粒子时，分子的这些三重态激子态可以以单位效率进行能量转移到镧系元素离子，从而允许发光
刘教授说:“我们已经解决了从事光电子领域工作的科学家所面临的一个长期的实验挑战，并且它已经被证明是一个有效的策略，用于分子三链体的发光收获
这些结果也建立了操纵分子三重态激子的新方法，并有望为广泛的学科开辟新途径，包括三重态敏化、光催化、光电子学、生物医学疗法、传感和光子频率转换
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