美國勞倫斯伯克利國家實驗室近日成功在納米粒子有所突破，讓太陽能板可更有效的吸收并轉換紅外光，大幅提升太陽能板光吸收效率。

團隊利用有機染料(organic dyes)涂層吸收紅外光，并透過材料重放射(reemit)性能將光轉換成可見光譜。根據其在期刊《Nature Photonics》研究，有機染料本身可重放射 33,000 倍亮度，因此團隊將材料與納米粒子相互作用，將材料光轉換效率提高 100 倍。

伯克利研究所科學家 Bruce Cohen 表示，當今太陽能技術大多以捕捉可見光為主，紅外光時常被忽略進而浪費，而該有機染料可以捕捉大量紅外光，再借由新型染料敏化納米技術將紅外光有效轉換成可見光，能大幅提高太陽能光吸收效率。

該團隊研究變頻納米粒子(UCNPs)已有十年之久，其在 2012 年的研究指出 UCNPs 上的染料能增強光轉換，可吸收兩個或更多低能量光子并轉換成高能量光子，但其機制一直是個謎團，Cohen 也表示，染料在陽光下幾乎會立刻衰退，因此無人知曉染料如何與納米粒子相互作用。

而團隊如今已成功破解該謎團，UCNPs 是運用納米粒子中的鑭系金屬(lanthanide)不尋常特性，將紅外光轉換成可見光。加洲大學柏克萊分校(CAL)博士生 David Garfield 和分子鑄造科學家 Nicholas Borys 團隊成員實驗表明，染料與鑭系金屬存有共生關系。

染料對粒子中鑭系金屬的接近性(proximity)會增強染料的存在(presence)，該現象被稱為三重態(tài)(triplet state)，可更有效的把能量移到金屬上，將許多紅外光子轉換成可見光單一光子，且當納米粒子中的鑭系金屬濃度從 22% 增加到 52% 時，可進一步增強光轉換。

Cohen 指出，研究顯示鑭系金屬會促使有機染料進入三重態(tài)，而三重態(tài)容易在空氣中衰退，恰好可以解釋能量轉移效率和染料為何會不穩(wěn)定。

目前該研究由于材料不穩(wěn)定，實驗測試是在氮氣環(huán)境中進行，但團隊皆看好染料納米粒子未來應用，分子鑄造科學家 James Schuck 表示，該有機染料納米粒子的尺寸約為 12nm，可用于太陽能電池表面，讓電池捕獲更多光線。另一用途則是用于生物影像(biological imaging)技術，借由將納米粒子置入細胞，可在光學顯微學中可標記細胞組成，或是用于深層組織影像跟光遺傳學，利用光來控制細胞活性。

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