記者從中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）獲悉
，該所李燦院士、範峰滔研究員等綜合集成多種可在時空尺度銜接的技術，對光催化劑納米顆粒的光生電荷轉移進行了全時空探測，成功“拍攝”到光催化劑光生電荷轉移演化的全時空圖像。這在國際上尚屬首次，相關研究成果於10月12日發表在國際學術期刊《自然》上。
  如果說成功“拍攝”到黑洞照片是人類認知宏觀宇宙的一項重大進展，此次全時空圖像的“拍攝”，則是對微觀世界觀測和利用的更進一步。就好比從巨幅的《清明上河圖》可以透視北宋時期都城汴京的城市麵貌及其生動的人物活動，“拍攝”到的光生電荷轉移演化全時空圖像，能夠極大促進人們對能源轉換過程中複雜機製的認識。
  這項發現為什麼如此重要

？一直以來，高效利用太陽能都被認為是潔淨能源研究領域“聖杯”式的課題。太陽能光催化反應可以實現分解水產生氫氣、還原二氧化碳產生太陽燃料，由此分解而來的氫氣是真正意義上的綠氫。在“雙碳”背景下，綠氫發展越來越受到關注。然而，這項始於上世紀70年代的研究工作，至今卻仍麵臨諸多難題――反應過程看起來並不複雜
，太陽能分解水效率卻依然在1.5%左右的低水平徘徊。而這一效率若能達到10%，綠氫生產成本才能與現在的工業製氫相當
，突破低效瓶頸十分關鍵。
  “太(tai)陽(yang)能(neng)是(shi)地(di)球(qiu)上(shang)萬(wan)物(wu)生(sheng)長(chang)的(de)能(neng)源(yuan)
，隻(zhi)要(yao)取(qu)其(qi)萬(wan)分(fen)之(zhi)一(yi)的(de)能(neng)量(liang)，就(jiu)可(ke)解(jie)決(jue)人(ren)類(lei)每(mei)年(nian)消(xiao)耗(hao)的(de)各(ge)種(zhong)能(neng)源(yuan)之(zhi)和(he)。為(wei)什(shen)麼(me)不(bu)盡(jin)快(kuai)把(ba)太(tai)陽(yang)能(neng)利(li)用(yong)起(qi)來(lai)呢(ne)？”李燦坦言
，主要原因正是利用效率偏低。“效率問題一旦解決



，將引起整個世界能源格局的變化”。
  jizhejinyibulejiedao，zhenduigailingyudeyanjiu，changqiduojizhongzaiyingyongjieduan
，zaizuibenzhidejichuyanjiushangguanzhuyuanyuanbugou。jiandanlaishuo，houzhejiushiyaonongqingchufanyingweihefasheng、如何發生的問題。究其原因，由於光催化反應中光生電荷的分離

、轉移和參與化學反應的時空複雜性
，該過程的基本機製一直不清，進而製約了催化效率的進一步提升。
  如今
，謎團終於解開。李燦院士、範fan峰feng滔tao研yan究jiu員yuan等deng瞄miao準zhun光guang催cui化hua領ling域yu關guan鍵jian科ke學xue問wen題ti，研yan究jiu太tai陽yang能neng光guang催cui化hua電dian荷he分fen離li過guo程cheng全quan時shi空kong域yu動dong態tai成cheng像xiang，揭jie示shi了le複fu雜za的de多duo重zhong電dian荷he轉zhuan移yi機ji製zhi的de微wei觀guan過guo程cheng
，明ming確que了le電dian荷he分fen離li機ji製zhi與yu光guang催cui化hua分fen解jie水shui效xiao率lv之zhi間jian的de本ben質zhi關guan聯lian，為wei突tu破po太tai陽yang能neng光guang催cui化hua反fan應ying的de瓶ping頸jing提ti供gong了le新xin的de認ren識shi和he研yan究jiu策ce略lve。
  據李燦介紹，光催化分解水的核心科學挑戰在於
，如何實現高效的光生電荷的分離和傳輸。而這一過程跨越從飛秒（一千萬億分之一秒）到秒
、從原子到微米的巨大時空尺度，揭開背後的微觀機製極具挑戰性。“我wo們men團tuan隊dui前qian赴fu後hou繼ji，長chang期qi致zhi力li於yu解jie決jue這zhe一yi問wen題ti
，通tong過guo集ji成cheng多duo種zhong先xian進jin技ji術shu和he理li論lun
，在zai時shi空kong全quan域yu追zhui蹤zong了le光guang生sheng電dian荷he在zai納na米mi顆ke粒li中zhong分fen離li和he轉zhuan移yi演yan化hua的de全quan過guo程cheng。”
  “通(tong)過(guo)集(ji)成(cheng)結(jie)合(he)多(duo)種(zhong)先(xian)進(jin)的(de)表(biao)征(zheng)技(ji)術(shu)和(he)理(li)論(lun)模(mo)擬(ni)
，就(jiu)像(xiang)接(jie)力(li)賽(sai)一(yi)樣(yang)，第(di)一(yi)次(ci)在(zai)一(yi)個(ge)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)顆(ke)粒(li)中(zhong)跟(gen)蹤(zong)電(dian)子(zi)和(he)空(kong)穴(xue)到(dao)表(biao)麵(mian)反(fan)應(ying)中(zhong)心(xin)的(de)整(zheng)個(ge)機(ji)製(zhi)。”李(li)燦(can)表(biao)示(shi)，時(shi)空(kong)追(zhui)蹤(zong)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)的(de)能(neng)力(li)，將(jiang)極(ji)大(da)促(cu)進(jin)對(dui)能(neng)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)複(fu)雜(za)機(ji)製(zhi)的(de)認(ren)識(shi)，為(wei)理(li)性(xing)設(she)計(ji)性(xing)能(neng)更(geng)優(you)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)提(ti)供(gong)了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)和(he)研(yan)究(jiu)方(fang)法(fa)。“未來，該成果有望促進太陽能光催化分解水製取太陽燃料在實際生活中的應用，為我們的生產和生活提供清潔、綠色能源。”