仿生类超晶格垛叠结构光电功能材料

在植物体内，生物能的转换主要通过发生在叶绿体内的光合作用完成。叶绿体中最重要的类囊体采取了垛叠的几何结构，这种垛叠结构在视网膜和紫膜中的视紫红质蛋白中也存在着。在生物体内的光电响应中，这种集合了光电转换的垛叠结构起到了关键的作用。本申请拟对生物体中的垛叠结构进行仿生制备。我们借用超晶格这一概念，通过转译自然界的语言获得灵感，拟通过自组装等纳米制备技术，将两种或三种不同化合物的薄膜交替生长，制备出具有周期性的多层垛叠结构。首先，利用层层组装的方法制备片状结构半导体-石墨烯交替生长的类超晶格垛叠结构，研究其中光生电荷的产生，分离和传输特性，获得材料结构与性能之间的构效关系，提高材料的光电转换效率。其次，发展导电高分子-半导体-石墨烯三元交替的类超晶格垛叠结构，探索多元协同效应对材料光电性质的影响。从分子尺度，纳米尺度和微米尺度上研究其中电子转移和输运的机理，为高效光电转换材料设计提供新思路。

在植物体内，生物能的转换主要通过发生在叶绿体内的光合作用完成。叶绿体中最重要的类囊体采取了垛叠的几何结构，这种垛叠结构在视网膜和紫膜中的视紫红质蛋白中也存在着。在生物体内的光电响应中，这种集合了光电转换的垛叠结构起到了关键的作用。本项目通过对生物体中的垛叠结构进行仿生制备，利用自组装等纳米制备技术，将两种或三种不同化合物的薄膜交替生长，制备出具有周期性的多层垛叠结构。首先，利用层层组装的方法制备片状结构半导体-石墨烯交替生长的类超晶格垛叠结构，研究其中光生电荷的产生，分离和传输特性，获得材料结构与性能之间的构效关系，提高材料的光电转换效率。其次，发展无机量子点-半导体-石墨烯三元交替的类超晶格垛叠结构，探索多元协同效应对材料光电性质的影响。从分子尺度，纳米尺度和微米尺度上研究其中电子转移和输运的机理，为高效光电转换材料设计提供新思路。最后，我们还拓展了贵金属表面等离子体共振增强效应在光电转换器件中的应用。通过本项目的研究，我们发表SCI收录文章9篇，培养硕士研究生2人。