結合手性與自旋效應 臺大團隊打造新穎綠色光催化材料 進行人造光合作用

臺灣大學材料系暨分子科學技術國際學程(NTU-MST)特聘教授陳俊維團隊，成功開發出具有手性結構的鈣鈦礦光催化材料，開啟結合手性結構(Chirality)與電子自旋(Spin)效應，進行人造光合作用反應。利用太陽光將二氧化碳有效轉換為有用的燃料的光觸媒反應並開啟能源轉換的新研究方向。

研究團隊利用手性分子導入鈣鈦礦晶體中，成功建立出具有「左旋」與「右旋」結構的材料，並發現這種結構差異會影響光生電子與電洞的行為，使反應過程更具選擇性與效率。這項成果不僅拓展鈣鈦礦材料在光催化與能源轉換上的應用潛力，也開啟「手性光電材料」的新方向，為未來太陽能轉換與綠色化學提供全新的設計思維。更重要的是，研究揭示「自旋極化」(Spin polarization)在光催化與能量轉換中的關鍵角色，提供1條利用自旋來調控化學反應的新途徑。此成果不僅在手性光電材料設計上展現創新思維，也為太陽能轉換、光催化分解水與綠色能源催化帶來新的可能性。這項研究展示透過結合手性結構與自旋物理，開啟手性光電材料的新方向，為太陽能轉換與綠色化學帶來嶄新契機。此研究成果最近發表於美國化學會旗艦期刊 Journal of the American Chemical Society (JACS)發表，並被選為當期的封面。

陳俊維教授的研究團隊，近年來投入於自旋電子對於觸媒轉換的研究。由2022年首次提出利用摻雜磁性元素增加材料的「自旋極化」(Spin polarization)，進而增加光觸媒轉換效能新穎觀念後，開啟此新穎的研究方向。之後，陸續提出新的方法，利用自旋電子提升觸媒的轉換效能。包括此次成果，過去3年共有4篇相關論文發表於JACS期刊，展現出自旋電子於能源催化反應的重要性。

此合作研究，主要由臺灣大學，臺灣師範大學、國家同步輻射實驗室、屏東大學與陽明交通大學合作。並由國科會與教育部高教深耕計畫之臺大新穎材料原子級科學研究中心(AI-Mat)所支持。

研究成果全文：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c11357