碳氮聚合物具有優(yōu)異的光電性質(zhì)。作為一個(gè)廉價(jià)的光催化劑,它可以使用陽(yáng)光來(lái)促進(jìn)水的裂解。
由德國(guó)亥姆霍茲柏林羅斯托克大學(xué)和柏林自由大學(xué)以及其他合作伙伴的聯(lián)合研究已經(jīng)首次研究了光如何在這類材料中創(chuàng)建電荷載體,建立了電荷移動(dòng)和壽命的詳細(xì)說(shuō)明。他們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)了令人驚奇的特征，提供了新的應(yīng)用前景,以與石墨烯結(jié)合為例。
碳氮聚合物是由成無(wú)數(shù)納米晶體的黃色粉末合成的有機(jī)化合物。
其與石墨的晶體結(jié)構(gòu)類似,因?yàn)樘嫉獙?duì)僅呈層狀結(jié)合,層與層之間通過(guò)微弱的范德華力結(jié)合�，F(xiàn)已得知,光能夠在這種材料中創(chuàng)建電子空穴對(duì)。所以已經(jīng)有無(wú)數(shù)的嘗試采用高分子碳氮化物作為太陽(yáng)能分解水的有效的催化劑。然而,到目前為止效率仍相對(duì)較低。
現(xiàn)在Christoph Merschjann 博士(HZB和柏林自由大學(xué))和StefanLochbrunner教授(羅斯托克大學(xué))領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究組首次精確探測(cè)光致電荷分離的發(fā)生過(guò)程。“最有趣的結(jié)果是,電荷僅有一個(gè)垂直于graphite-like層的自由度,”Merschjann解釋道。光創(chuàng)建一個(gè)電子空穴對(duì),隨后在相反方向遷移。使用飛秒光譜等光譜時(shí)域方法,研究人員能夠定量測(cè)量電荷載體的采取定量流動(dòng)性和壽命。這表明電荷流動(dòng)達(dá)到傳統(tǒng)的有機(jī)半導(dǎo)體材料的數(shù)值。此外,載流子在重組之前壽命更長(zhǎng)了。
碳氮聚合物無(wú)毒、價(jià)格便宜,也經(jīng)久耐用,它們的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定和能夠承受高達(dá)500°C的高溫。由這些化合物制成的部件可能因此而應(yīng)用在現(xiàn)有有機(jī)電子器件不能應(yīng)用的環(huán)境。Merschjann發(fā)現(xiàn)這些化合物在有序基體上生長(zhǎng)的前景，特別是以石墨烯為基體顯得尤為有趣。這是因?yàn)槭┚哂袠O高的平面導(dǎo)電率,而碳氮聚合物是垂直于層的方向?qū)щ姟erschjann希望“碳氮化物不用擔(dān)心與常規(guī)有機(jī)半導(dǎo)體材料競(jìng)爭(zhēng)。相反,全新類型的全有機(jī)光電組件可能會(huì)基于其一維半導(dǎo)體特性而制備�！�。他目前正在在柏林自由大學(xué)進(jìn)行DFG基金項(xiàng)目，進(jìn)行直接測(cè)量電荷運(yùn)載體的研究。
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