金纳米“等离子”光电转换体系的超快光谱研究

将金纳米的等离子特性引入光电转换体系是光能转换研究领域的热点之一。金纳米等离子效应在光电转换中起到的作用一直存在争议。本项目将开展金纳米"等离子"光电转换机理的研究，选择激发表面等离子峰，揭示光电转换效率的增强源于电子的热运动还是电子的直接注入。超快动力学研究将提供电子及空穴瞬态行为的完整信息，为揭示电荷转移的机理提供实验保证。本项目拟利用飞秒时间分辨超快光谱结合纳秒时间分辨超快光谱，选择激发金纳米的等离子能带，研究金纳米组装半导体（二氧化钛，氧化锌）及有机光电转换体系，利用金纳米强吸收可见光的特性，设计改变金纳米尺寸及形状等实验方案，阐明金纳米等离子特性的物理本质和表面化学性质。这一研究将阐明金属表面等离子体效应诱导的光电转换机理，将为探索高性能的光电转化材料提供新思路和理论依据。

贵金属的表面等离子共振特性来源于电磁波及金属内导带电子的相互作用。表面等离子共振是表面增强拉曼的重要增强机理之一，由于贵金属纳米粒子的尺寸效应及量子效应通过激发光照射能引起表面等离子共振，从而大大增强拉曼散射信号。我们利用金纳米的表面等离子共振特性，发展了二氧化硅-金纳米粒子核壳结构表面等离子体共振增强拉曼光谱的方法来研究光合蛋白LH2与纳米粒子的结合作用。另外，利用贵金属表面等离子共振效应可以显著增强无机、有机、染料敏化太阳能电池的光能转换效率，但直接选择性激发贵金属纳米晶等离子体能带直接实现向半导体导带的电子注入一直是一个广受关注和争议的问题。我们的工作将侧重研究这个问题。