隨著全球能源與環(huán)境問題帶來的巨大壓力，人們正在尋求新型清潔能源以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤化工產業(yè)。利用太陽光實現人工光合作用，將自然界中的水分解高效轉化為清潔的氫能源，是目前科學界努力的重要方向。

近年來，科學家們通過設計新型半導體納米材料以捕獲太陽能并實現高效光化學轉化，使我們看到了利用新型清潔能源的希望。但如何降低成本、進一步提高轉化效率實現產業(yè)化，仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。

近日，中國科學技術大學俞書宏教授團隊與多倫多大學薩金特團隊合作，設計了一種“脈沖式軸向外延生長”方法，成功制備了尺寸、結構可調的一維膠體量子點-納米線分段異質結，該結構是類似竹節(jié)結構的納米“竹子”復合異質結，可以充分利用太陽能，并將其有效轉化為氫能源。相關研究成果近日發(fā)表在了《自然·通訊》上。

這種人造納米“竹子”的竹節(jié)和竹莖，分別由硫化鎘和硫化鋅兩種不同的半導體材料組成，二者交替生長，非常類似于我們生活中看到竹子拔地而起的生長過程。有趣的是，研究人員設計的這種獨特生長方式，可以*控制每根人造納米“竹子”的粗細、節(jié)數以及每個竹節(jié)的間距。這種豐富的調控能力為進一步開發(fā)利用該類材料提供了更多的空間。

此外，研究者發(fā)現，此類人造納米“竹子”中不同組分之間存在協同效應，二者的取向結合極大地提升了單一材料所具有的性能。相比于單一材料，納米“竹子”的太陽能制氫效率提高了一個數量級，這為今后設計開發(fā)新型高效太陽能制氫材料提供了新途徑。