得益于一种新技术，可以实现可再生能源、水净化和先进医疗保健领域的重要创新，实现固态光化学上转换距离现实又近了一步。

悉尼新南威尔士大学的激子科学研究人员已经证明，上转换过程的关键阶段可以在固态下实现，这使得功能器件更有可能以商业规模制造。可能的应用包括氢催化和太阳能发电。

他们的研究成果发表在高影响力期刊ACS Energy Letters上，可能会推动世界各地科学家研究这一具有挑战性但具有潜在变革性领域的方法发生重大变化。

激子科学首席研究员、该论文的资深作者、悉尼新南威尔士大学蒂姆·施密特教授表示：“我认为人们会立即开始模仿我们。我认为这是一个突破，因为这种方法可以适用于上转换为紫外线或红外线。我们可以用它做很多事情。”

上转换涉及将两个低能光子粘合在一起，以产生能量更高的可见光，这些光可以被太阳能电池捕获或用于其他目的。

粘合过程的技术术语是“三重态-三重态湮灭”，它会产生“单线态激子”。激子是一种准粒子，当电子及其所结合的空穴被光或其他能量源激发时就存在。

受控且可靠的三重态-三重态湮灭及其实现的光化学上转换可以将太阳能设备的效率极限从 33.7% 提高到 40% 甚至更高。

许多上转换的基础研究都是使用液体样品进行的。为了使该机制在现实世界的设备应用中有用，必须在固态下进行有效的演示。

在这项工作中，激子科学研究研究员Thilini Ishwara 博士和她的同事创造了一种用敏化剂染色的纳米结构氧化铝薄膜。

该结构的孔隙中充满了浓溶液中的发射体分子，这使得光子产生量子产率高达 9.4%。

研究人员的下一步是超越这种方法中使用的浓缩溶液，并可能通过使用凝胶状物质，在完全固态的情况下实现类似的结果。

“如果你能让它足够小，你甚至可以用它在体内进行化学反应，”蒂利尼说。

“您可以在体内的目标位置产生更高能量的光来治疗肿瘤或以激光精度制造药物。

“水净化是上转换的另一种用途。如果你能将可见光谱上转换成相当刺眼的紫外线，你就可以杀死昆虫并每年拯救发展中国家数百万人的生命。”

其他可能由新的上转换技术提供支持的应用包括夜视等红外技术，甚至 3D 打印。