受光合作用的启发，基于离子输运的人工集光系统在光电转换方面显示出前所未有的优越性。然而，如何高效地利用太阳能，就像光系统I和光系统II在类囊体膜中协同工作一样，仍然是一个巨大的挑战。
近日，北京航空航天大学翟锦教授，范霞副教授展示了一种简单的策略，将两种光敏分子，即噻吩聚电解质（PTE-BS）和联吡啶钌（N3）图案化到对称/不对称沙漏形Al2O3纳米通道的两个片段上，从而设计了一种光电响应系统。
文章要点
1）研究人员将两束频率不同的ML光束独立地照射N3和PTE-BS分子，导致纳米沟道中两个光敏分子之间形成电子跃迁，特别是在针尖结处，形成了一个异质界面。基于N3和PTE-BS分子之间的能级差异，从而建立了界面电位梯度，使得激发的电子将从PTE-BS传输到N3。此外，PTE-BS具有多个噻吩基，将激发电子沿着PTE-BS骨架转移。
2）研究发现，界面尖端区域的电子-空穴对可以被有效地分离，导致纳米沟道表面电荷密度的增加，从而增加电解质离子与沟道壁之间的静电相互作用。因此，通道的离子电流急剧增加。当关闭光照射时，响应分子恢复到原来的状态，进而实现多次可逆循环。
3）在该体系中，N3和PTE-BS在光刺激下表现出协同响应，纳米通道表现出比基于单个光响应分子的纳米通道更高的光响应离子电流（PICC）。此外，还可以通过改变通道的几何形状来获得具有更高灵敏度和稳定性的电流整流特性。
参考文献
Yan Ren, et al, Interfacial-Potential-Gradient Induced a Significant Enhancement of Photoelectric Conversion: Thiophene Polyelectrolyte (PTE-BS) and Bipyridine Ruthenium (N3) Cooperative Regulated Biomimetic Nanochannels, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202003340
https://doi.org/10.1002/aenm.202003340
