卡内基梅隆大学 卡内基梅隆大学的化学家们创造了一个具有hcp结构的30原子金纳米团簇，其量子寿命为1纳秒，以及一个具有bcc结构的38原子金纳米团簇，其量子寿命为4
7微秒
学分:卡内基梅隆大学 卡内基梅隆大学化学系的研究人员发现了一种方法，可以将金纳米团簇的量子态寿命控制在三个数量级，这可能会导致太阳能电池和光催化技术的改进
他们的研究发表在4月18日的《科学》杂志上
当光被粒子吸收时，激发的量子态出现，来自光的能量暂时储存在粒子中，使其能量高于基态
能量衰减很快，可以在一纳秒或十亿分之一秒的时间内以热的形式消失
扩展这种量子态可以为研究人员提供更多的时间和机会来利用储存的能量
卡耐基梅隆大学化学教授金因开发精确尺寸的金纳米粒子而闻名于世
在他的这一延伸工作中，博士后研究员孟周和博士
D
学生Tatsuya Higaki是这篇论文的第一作者之一，他研究了包含30到38个原子的原子级精确的金纳米团簇
他们通过将原子重新排列成奇异的构型，并用一个封闭配体保护它们，从而改变了簇的结构
研究人员通过使用飞秒和纳秒时间分辨光谱学来测量纳米团簇的量子态寿命，以拍摄纳米团簇从吸收光能量(在这种情况下是飞秒激光脉冲)到释放能量的快照
加州大学河滨分校的合作者使用密度函数理论计算来分析纳米团簇的分子轨道，从而证实了这一结果
他们发现一个30个原子的六边形密堆积结构的金纳米团簇的量子寿命为1纳秒
但是具有体心立方结构的38原子金纳米团簇具有更长的寿命4
7微秒
将寿命延长三个数量级，让研究人员有足够的时间从纳米团簇中提取吸收的光能——这一发现具有重要意义
“操纵激发态寿命从很短到很长的策略是令人兴奋的
4的超长量子寿命
7微秒可与用于商业太阳能电池的大块硅相比，”金说
“它应该给我们足够的时间将能量作为电流有效地提取到外部电路中，而不会损失太多的热量
" 定制的量子寿命还可用于提高可见光光催化的效率，该光催化用于将太阳能储存转化为化学物质，例如将二氧化碳转化为甲醇和乙醇
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