我國學者在礦物轉化太陽能光電效應領域取得重要進展

　　在國家自然科學基金項目（批準號：41230103，41522201）等資助下，北京大學地球與空間科學學院魯安懷、李艷和丁竑瑞以及物理學院劉開輝與美國Virginia Tech大學Michael F. Hochella Jr.等合作，在礦物轉化太陽能光電效應領域取得重要進展。相關研究成果以“Photoelectric Conversion on Earth’s Surface via Widespread Fe -and Mn-mineral Coatings”（地表鐵錳氧化物礦物膜轉化太陽能光電效應）為題， 2019年4月22日在線發表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（《美國科學院院刊》）。

　　地球陸地上有機生物和無機礦物共同暴露在陽光下。光合作用被譽為地球上規模最大、最重要的太陽光能量吸收與轉化反應。然而，自然界是否還普遍存在其它類型的太陽能收集和利用系統，此前鮮被提及和關注。該項研究通過對中國北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和紅壤等典型地貌中巖石/土壤樣品的深入觀測分析，發現直接暴露在太陽光下的巖石/土壤顆粒體表面普遍被一層鐵錳（氫氧）氧化物“礦物膜”（mineral coating）所覆蓋。通過應用微區與原位光電測試手段，獲得微米尺度上“礦物膜”光電流信號面分布結果。發現僅富鐵錳“礦物膜”區域表現出顯著的光電流信號，而無鐵錳元素富集的基巖不產生光電流響應。研究提出天然“礦物膜”具有穩定、靈敏的日光光子—光電子轉換能力，證實太陽光也一直作用于地表礦物，產生能量的吸收與轉化現象而發生非經典光合作用。

　　此項發現拓展了我們對自然界太陽能利用途徑的新認識，即天然無機礦物也存在與有機光合作用相當的太陽能轉化利用系統，同時，為研究光合作用系統的起源和人工光合作用研究提供了新的視角。成果發表之后，美國Phys.org、德國Scinexx、俄羅斯nplus1等國內外新聞媒體機構立即進行了報道。