光子上转换技术是一种将低能量光子转换为高能量光子的前沿技术，其中基于三重态-三重态湮灭（TTA）的上转换机制因其光谱可调性以及对非相干光（如太阳光）的高效响应等优点，在光电、光化学和生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。然而，由于TTA上转换过程中涉及多个能量下行步骤，导致近红外到蓝光的上转换一直面临效率低、能量损失大的挑战。如何在保持高能量增益的同时实现高效固态上转换是一个难题，鲜有报道。

近日，浙江大学朱海明课题组通过使用原子级薄的二维（2D）单层半导体作为敏化剂，成功实现了高达1.2%的上转换量子产率和1.12 eV的能量增益，突破了固态近红外到蓝光上转换的瓶颈。结合自旋分辨的超快光谱，在实验上揭示了WSe2中超快的电子自旋翻转到暗态激子（< 500 fs）和衰减，并探测到TIPS-Ac中三线态的生成过程，证实了Dexter能量转移的机制。此外，本研究还通过调控WSe2层数，研究了能量转移速率与驱动力之间的关系，发现其遵循Marcus正常区行为，随着WSe2层数的增加，能量转移速率和效率显著下降，表明能量增益与能量增益速率的折中关系及单层WSe2在高效上转换中的独特优势。该研究为开发基于高能量增益的二维单层半导体的超薄、柔性固态上转换器件提供了新途径和潜在应用。

该论文的通讯作者是浙江大学朱海明教授，第一作者是浙江大学化学系研究生赵烁。此研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64(7), e202420070上。本课题受国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等项目的支持。

来源：浙江大学

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202420070