Nature Communications：九州大学固态光子上转换材料在近太阳光强度下实现可用 UV 输出

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-06-24T01:19:00+08:00 · 更新 2026-06-24T13:28:56+08:00

核心结论

九州大学 6 月 23 日发布 Nature Communications 论文，团队通过分子侧链设计解决固态材料中发光和能量转移难以兼得的问题，在接近太阳光的弱光强下实现 1.9% 上转换效率。该进展把可见光转高能 UV 的路线从溶液体系推进到更接近器件的固态材料，后续关键在稳定性和真实装置耦合。

九州大学新闻页 和 EurekAlert 化学与物理专题 6 月 23 日介绍，九州大学团队在 Nature Communications 发表固态光子上转换研究，论文题为 “Sterically protected π-electron systems for efficient solid-state photon upconversion”，DOI 为 10.1038/s41467-026-73898-0。该研究关注一个材料化学中的长期问题：怎样把低能量可见光转换成更高能量的紫外光，同时让材料在固态中仍保持高效率。

光子上转换可为太阳能驱动反应、光催化、OLED、室内空气净化和 3D 打印等场景提供更高能光源，但许多体系在溶液中表现较好，一旦进入固态就会因为分子堆积、猝灭和能量转移受限而显著损失效率。九州大学团队通过在有机分子的 sp3 碳原子上引入侧链，增强位阻保护，使材料在固态下同时保持较高发光和有效能量转移。

公开摘要给出的关键数字是，在接近太阳光的弱光强条件下，该体系达到 1.9% 转换效率。这个数字不应被简单理解为已经达到商业化终点，但它说明研究者不只是在高强度激光条件下展示概念，而是在更接近自然光应用的照度区间验证材料性能。对材料和能源研究者来说，弱光强、固态和分子可设计性同时成立，才可能让上转换材料从实验室光谱走向薄膜、涂层或器件。

仍需观察的是稳定性、规模制备和具体器件耦合。固态体系即使实现较高初始效率，也要面对长期光照、氧气、水分、热循环和基底兼容性等工程问题。论文提供了一个分子设计方向，即用精确侧链调控 π 电子体系的固态相互作用；后续若能在更宽光谱、更厚薄膜和真实光催化装置中复现，才会决定它对太阳能利用和功能材料产业的实际影响。

信息来源

• Kyushu University 新闻列表
• Nature Communications DOI
• EurekAlert 化学与物理专题

可信度说明

来源为九州大学官方新闻列表、EurekAlert 专题摘要和 Nature Communications DOI，论文为同行评议研究，日期和关键效率数字可核验。局限是公开新闻未给出全部实验条件和耐久性数据，应用场景仍属材料潜力推断，需要论文全文和后续器件验证支撑。

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