Merschjann研究小組目前探究出，氮化碳聚合物中的載流子總是垂直于片材傳導(dǎo)。光產(chǎn)生一個(gè)電子空穴對(duì)，與此同時(shí)在某些條件下電子和空穴相遇(形成單線態(tài)激子)并發(fā)光(熒光)。

氮化碳聚合物是一種有著奇特光電特性的有機(jī)材料。作為一種廉價(jià)的光催化劑，它可以用來促進(jìn)光解水。目前有一公司首次探究出在這類材料中光是如何產(chǎn)生載流子的，并且對(duì)電荷遷移及壽命作了詳細(xì)地說明。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)了這種材料的驚奇特性，這種特性有著全新的應(yīng)用前景，例如能與石墨烯協(xié)同作用。

氮化碳聚合物是由有機(jī)化合物合成的一種有無數(shù)納米晶體的黃色粉末。它們的晶體結(jié)構(gòu)類似于石墨，因?yàn)閺幕瘜W(xué)分析來看氮化碳基團(tuán)僅僅有層約束，而且層與層之間只是靠微弱的范德華力結(jié)合。人們很早就發(fā)現(xiàn)，光能在這類材料中產(chǎn)生電子空穴對(duì)。因此，氮化碳聚合物早就作為太陽(yáng)光水解的低成本光催化劑。然而，其催化效率迄今仍然較低。

光產(chǎn)生載流子

目前，由Christoph Merschjann博士(柏林亥姆霍茲研究所和柏林自由大學(xué))及Stefan Lochbrunner 教授(羅斯托克大學(xué))領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次精確地探測(cè)出了光感應(yīng)電荷分離發(fā)生的過程?！白钣腥さ氖窃谶@一過程中電荷基本上僅沿一個(gè)垂直于類石墨層的方向傳輸，” Merschjann解釋道。光產(chǎn)生電子空穴對(duì)后往相反方向遷移。用飛秒光譜學(xué)以及其他時(shí)域光譜技術(shù)，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電荷遷移率和壽命的定量測(cè)量。結(jié)果顯示，該類材料的電荷遷移率值類似于傳統(tǒng)有機(jī)半導(dǎo)體材料。此外，載流子在重新結(jié)合前存在時(shí)間更長(zhǎng)。

新型有機(jī)電子材料

氮化碳聚合物不僅無毒、成本低，同時(shí)還非常耐用。這得益于它們的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，而且能承受高達(dá)約500℃的溫度。因此由這些化合物組成的組件可用在一些現(xiàn)在相對(duì)惡劣的有機(jī)電子環(huán)境中。 Merschjann發(fā)現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)有序的基底上培養(yǎng)這些化合物的前景，例如石墨烯最近特別引人關(guān)注，這是因?yàn)槭┚哂蟹浅８叩拿鎯?nèi)導(dǎo)電率，而氮化碳主要垂直于片材導(dǎo)電。

“碳氮化物不必害怕與以往的有機(jī)半導(dǎo)體材料競(jìng)爭(zhēng)。與此相反，我們可以利用其一維電導(dǎo)性來制造出一種全新的全有機(jī)光電器件，”Merschjann說道。而他目前正在柏林自由大學(xué)開展一個(gè)由DFG資助的載流子直接測(cè)量的研究項(xiàng)目。（來源：高新網(wǎng)）