中國科學技術大學俞書宏團隊與加拿大多倫多大學薩金特團隊合作，設計了一種“脈沖式軸向外延生長”方法，并成功制備了尺寸、結構可調的一維膠體量子點—納米線分段異質結。該結構是類似竹節(jié)結構的納米“竹子”復合異質結，可充分利用太陽能，并將其有效轉化為氫能源。相關成果日前發(fā)表于《自然—通訊》雜志。

近年來，科學家通過設計新型半導體納米材料以捕獲太陽能并實現高效光化學轉化，使人們看到了利用新型清潔能源的希望。但如何降低成本、進一步提高轉化效率并實現產業(yè)化，仍是一個巨大挑戰(zhàn)。

最新研制的人造納米“竹子”的竹節(jié)和竹莖，分別由硫化鎘和硫化鋅兩種不同的半導體材料組成。兩者交替生長，非常類似于生活中看到的竹子拔地而起的生長過程。有趣的是，研究人員設計的這種獨特生長方式，可精確控制每根人造納米“竹子”的粗細、節(jié)數以及每個竹節(jié)的間距。這種豐富的調控能力為進一步開發(fā)利用該類材料提供了更多的空間。

此外，研究者發(fā)現，此類人造納米“竹子”中不同組分之間存在協同效應，兩者的取向結合極大地提升了單一材料具有的性能。相比于單一材料，納米“竹子”的太陽能制氫效率提高了一個數量級。這為今后設計開發(fā)新型高效太陽能制氫材料提供了新途徑。