陽光下有機合成  長達一世紀難題被實現

編譯／高晟鈞

在進入21世紀之時，由於環保意識的提升，許多化學家提出了所謂「綠色化學」的概念。由於化學合成中使用的藥劑常造成環境汙染，對於科學家的身體本身也有危害，研究者試圖開發出新型方法來減少有害物質的釋放與利用，其中便包含了利用可再生能源來進行有機化合物的合成。

近期，中國科學院大連化學物理研究所的吳凱峰教授，提出了無鉛半導體製成的染料敏化太陽能電池，實現的近紅外光子轉換，並應用在了太陽能有機合成當中。

所謂的染料敏化太陽能電池，透過染料光敏化劑作為吸收光子的主要材料，在吸收到太陽光後轉化為激發態，並傳導致奈米半導體的導電層中。這種電池被稱為第三代太陽能電池，又因其透過彩色染料吸收太陽能的特性，也被稱為彩色光伏電池。

太陽光譜中有不同波長的光，包含了x光、近遠紅外光、可見光和紫外線等等。大多數的太陽能電池的可用波長範圍是遠紅外光到可見光，因此，將近紅外光轉換為可見光子可以提高光伏、光氧化還原的性能。但目前，可以吸收近紅外線的光敏劑通常含有貴重或有毒元素，像是鈀或鉑絡合物以及鉛硫族化物的奈米晶體。

此項研究中，研究人員使用了一種參雜鋅的CuInSe₂奈米晶體作為其半導體中，一種低成本且會環境傷害性低的光敏劑，用於近紅外到可見光的轉換，並實現了16.7%的外部量子效率（電子轉換為發光電子的數量）。更重要的是，這項技術實現了在陽光底下快速的各種有機化合物反應，像是丙烯酸脂、還原和脫鹵反應等等。

陽光下的有機合成，或者是太陽能合成，是長達一世紀的想法，但當初，僅限於利用陽光下的可見光子。如今，這項研究將太陽能合成的範圍擴展到了近紅外光子，成功地推動了這項技術的發展。

資料來源:Phys.org

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