非耦合和强耦合供体-受体体系中的CT过程。

极化子是由光粒子（即光子）与物质激发（例如激子）强相互作用产生的准粒子。过去几年，研究人员发现这些准粒子可以改变基本的化学和物理过程。

例如，研究表明，分子系统中极化子的形成可以改变光诱导电荷转移，即吸收光促使电子从供体分子转移到受体分子的过程。

众所周知，这一过程对于各种技术的运行至关重要，包括能量收集系统和其他用于清洁生产燃料或合成特定化合物的设备。

在最近发表在《自然纳米技术》上的一篇论文中，纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心的研究人员首次通过实验报告了一种直接、可调且高效的极化子驱动的电荷转移过程。

他们的研究可能为许多化学驱动设备的工程设计开辟新的令人兴奋的可能性，包括太阳能电池、光催化剂和光电系统。

在电荷转移反应中，即团队试图利用极化子实现的过程，电子从一个分子（即供体）移动到另一个分子（即受体）。虽然这种化学反应已经支持各种现有技术的运行，但通常只涉及特定颜色（例如绿色或红色）的光粒子。

“我们发现，当分子和光波被限制在很小的体积内（例如，镜子的表面）并发生强烈相互作用时，它们会形成一种称为极化子的新粒子，它是光和物质的混合物，”该论文的资深作者马修·斯菲尔 (Matthew Y. Sfeir) 告诉 Phys.org。

在我们的工作中，我们利用这些极化子来调节更宽光谱范围内的光化学电荷转移，包括绿光、红光和红外波长。这个想法已经被广泛讨论过，但在我们的研究之前，尚未被明确证明是可行的。

研究人员的研究特别利用了一种被称为布洛赫表面波极化子（BSWP）的极化子，这种极化子已知会沿着分层光学结构的表面传播。这些准粒子的独特性质，特别是它们能够引发长寿命混合态，被发现非常适合驱动和调控分子电荷转移。

“许多光化学过程的效率取决于可用光的类型以及参与反应的不同分子的特性细节，”Sfeir 解释道?！罢庑┕痰母慕陀呕ǔＰ枰铣尚矶嗑哂胁煌灾实牟煌嘈头肿?。我们感兴趣的是，是否可以使用与光场耦合程度不同的同一种分子来调节这些性质?！?/span>

窗体底端

利用精心设计的极化子平台，Sfeir 和他的同事最终能够直接控制电荷转移反应。他们的实验还使他们能够描述极化子能够可靠地参与电荷转移过程的条件，这可以为未来开发其他利用极化子驱动此类反应的平台提供参考。

“事实证明，利用极化子的能量非常困难，”斯菲尔说?！八窍Ｍ浅？焖俚厥头拍芰浚ū绕胀ǚ肿涌斓枚啵?，这限制了整体效率。我们通过设计限制光的方式，运用了很多特殊的技巧来实现这一点?！?/span>

“我们的结论是，虽然极化子驱动的光化学是可能的，但它非常困难！尽管如此，我们确实将驱动染料分子中电荷光化学转移所需的能量降低了约33％?！?/span>

这项最新研究的成果凸显了基于极化子平台在提高电荷转移反应效率和可调性方面的潜力。未来，这些平台或将有助于开发依赖极化子优化分子电荷转移的新型光伏、自旋电子和光电子器件。