中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心吴骊珠

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光合作用是人类与大自然交互的最重要方式，自然界的绿色植物将人类所产生的二氧化碳通过光合作用转换为碳水化合物和氧气反馈人类。人类一边享受着大自然馈赠的同时，一边也惊叹着大自然的鬼斧神工。科研工作者，人类社会中的普通群体。他们默默无闻，并积极地从自然界汲取灵感。自然界光合作用也是科研工作者们重要的学习仿造对象。

人工光合作用是科研工作者们提出模拟自然光合作用实现太阳能到化学能转换的一种技术手段。例如：利用人工光作用可以将水在太阳光照条件下转换为氢气和/或氧气，前者（氢气）为人类提供清洁能源，后者（氧气）为人类提供生存的必需条件。早在上个世纪七八十年代，科研工作者们对于人工光合作用的研究（以有机染料和块体半导体材料为主）就已经在世界范围内达到高潮，但是由于该类体系转换效率低下、稳定性不高等劣势，至今未能对该技术实现大规模应用。随着本世纪半导体纳米材料技术的迅猛发展，纳米材料展现的一系列应用前景再次将人工光合作用推上了研究的新热潮。近些年，科学家们开始广泛研究半导体量子点在人工光合作用领域的应用（主要应用于光解水产氢产氧），并且取得了一系列的重要进展。

  近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学实验室（佟振合院士和吴骊珠研究员为共同通讯作者）在国际顶级期刊Nature Reviews Chemistry 上发表了一篇关于半导体量子点在人工光合成领域应用的综述文章，文章题目为“Semiconducting quantum dots for artificial photosynthesis”。该综述从半导体量子点光分解水原理入手，分别从量子点的尺寸效应、量子点异质结和量子点表面特性等三个方面剖析了影响半导体量子点光解水制氢效率的主要因素。最后，具体阐述了该领域的研究者们通过一系列手段（如尺寸优化、结构改性和表面修饰）对量子点进行调控，从而促进量子点的太阳光捕获效率、电荷分离效率以及量子点到催化中心的电荷迁移效率，并最终基于半导体量子点构筑了高效、稳定的人工光合成制氢体系。