一個由中國、加拿大和美國幾家機構(gòu)研究人員組成的團隊發(fā)現(xiàn)了無機礦物系統(tǒng)中自然存在光電流證據(jù)。在發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的論文中，該小組描述了他們對中國不同地區(qū)自然產(chǎn)生的清漆和其他巖石表面涂層的研究。

大多數(shù)人都見過巖石上形成的硬殼，有些是有機的，比如苔蘚，有些是無機的，通常是由礦物質(zhì)構(gòu)成。在這項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了無機礦物外殼中存在光電流的證據(jù)。

光電材料是當暴露在光下時產(chǎn)生電能的材料，例如在太陽能電池中發(fā)現(xiàn)的那些材料。在自然界中，人們對有機光電系統(tǒng)了解甚多——它們構(gòu)成了光合作用的基礎(chǔ)。但直到現(xiàn)在，人們對將光轉(zhuǎn)化為電的非生物系統(tǒng)知之甚少。研究人員懷疑，巖石外殼可能就是這樣一種物質(zhì)，因為它們中有許多含有鐵和錳，而這兩種元素已被用于人造光電流系統(tǒng)中。為了找出是否存在這種情況，研究人員在沙漠清漆樣品上安裝了傳感器，然后讓陽光照射到這些樣品上，對沒有清漆外殼類似巖石也做了同樣的實驗。

清漆對光線的反應(yīng)是釋放電子，導(dǎo)致電流流動。當陽光照射到它們時，它們釋放電子，當陽光被阻擋時，它們停止釋放電子。在一些土壤樣品中測試喀斯特和紅色涂層時，也看到了同樣的結(jié)果。在測試裸露的巖石時沒有發(fā)現(xiàn)這種活動。研究小組認為，巖石涂層的行為類似于光電發(fā)生器。他們還指出，地球表面一些地區(qū)有大片被覆蓋或結(jié)殼的巖石，這些巖石可能都在發(fā)電。不能說這有什么影響，但從理論上說，它可能在一些生物地球化學(xué)過程中發(fā)揮作用，在某些方面類似于生物光電系統(tǒng)。

在日地系統(tǒng)中，太陽能輸入長期以來一直被認為對地球有深遠影響。眾所周知的光合系統(tǒng)使可持續(xù)太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能成為可能。然而，還沒有證據(jù)表明存在廣泛的地質(zhì)光收集系統(tǒng)。本研究揭示了這樣一種“光電器件”，其中半導(dǎo)體鐵和錳(oxyhydr)氧化物礦物涂層被發(fā)現(xiàn)覆蓋在廣闊的天然巖石/土壤表面，并表現(xiàn)出高度響應(yīng)和穩(wěn)定的光電子轉(zhuǎn)換。發(fā)現(xiàn)可能通過廣泛的鐵和錳礦物涂層為地球表面重要的光子引起氧化還原化學(xué)提供支持。

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參考期刊文獻:《美國國家科學(xué)院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1902473116

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