电子在太阳能材料中“飞驰”仅需18飞秒

这项研究揭示了一种全新的光能转化机制：分子自身的高频振动并非干扰因素，而是驱动电子超快转移的关键动力。研究人员故意设计了一个按传统理论‘本应极慢’的有机光伏体系——聚合物给体与非富勒烯受体之间几乎没有能量差、电子耦合也很弱。出乎意料的是，电子在仅18飞秒（1秒=1000万亿飞秒）内就完成了跨界面转移，速度之快，恰好对应一次分子振动周期。通过超快激光实验，团队观察到：光照激发聚合物后，其特定高频振动会混合电子态，将电子以定向‘弹道式’方式‘弹射’到受体上，而非缓慢随机扩散；电子抵达后还会在受体中激发出新的相干振动信号——这是超快、干净电荷转移的独特‘指纹’。该发现颠覆了长期认知：过去认为超快电荷分离必须依赖大能量差和强电子耦合，但这反而会降低电压、增加能量损耗；而新机制表明，分子振动本身可成为可控的设计要素。未来太阳能电池、光电探测器、产氢光催化剂乃至仿生光合作用系统，均可通过精准调控分子振动模式来提升效率——不再抑制振动，而是‘善用振动’。