在全球净零浪潮推动下，如何有效利用太阳光将二氧化碳转化为燃料，成为绿能科技竞逐的前沿课题。台师大与台大跨校研究团队近日在此领域取得重大突破，成功打造全新「对掌性（Chiral）钙??矿CsPbBr_? 光催化材料」，展现太阳能化学燃料转换潜力。此成果象徵台湾在绿能材料科学的研究能量已进入世界级舞台。

具有掌性(Chirality)的钙??矿奈米晶体

人造光合作用与光催化CO₂还原技术长期面临一项核心瓶颈━光生电子与电洞容易快速复合，使得能量无法顺利投入反应。过去虽有利用磁性掺杂或制造缺陷来提高「自旋极化」以避免复合，但往往会破坏材料结构，限制实用性。为突破此架构，台师大化学系陈家俊教授、物理系赵宇强教授与台大材料系陈俊维教授携手，采用崭新设计策略：以掌性分子调控奈米钙??矿结构，使材料在不引入磁性元素的情况下自然产生自旋极化电子，大幅提升光催化效率。

研究团队以对掌性溴化甲基?涞（MBA:Br）为基础，将其导入 CsPbBr_? 钙??矿奈米板，成功形成具有左旋（R）与右旋（S）结构的二维 Ruddlesden－Popper 钙??矿薄膜。这种掌性结构会引发强烈的掌性光学效应，使材料内部电子呈现特定自旋方向，延长载子生命周期并有效抑制电子电洞复合。研究显示，加入对掌性分子後，光催化 CO₂还原效率显着提升；若再施加仅 0.3 特斯拉的外加磁场，催化效率更可提升至未修饰材料的五倍。

为证明材料内部结构、手性与自旋极化之间的对应机制，团队运用掠入射广角 X 光散射（GIWAXS）、磁圆二色性（MCD）、时间解析萤光（TRPL）等多项先进分析技术，首次完整呈现「掌性 ← 自旋极化 ← 反应效率」的系统性关联。更重要的是，对掌性调控不需掺杂磁性材料、亦不破坏晶格，具备高度材料工程可塑性，为未来发展高效率、人为可设计的太阳能燃料转换材料奠定基础。

这项研究不仅拓展钙??矿材料的应用边界，更象徵「掌性光电」与「自旋化学」两大科学领域的跨界整合，可能为下一代人造光合作用技术带来颠覆性影响。合作团队除台师大、台大外，并包含国家同步辐射研究中心、屏东大学与国立阳明交通大学，获国科会与教育部高教深耕计画「台大新颖材料原子级科学研究中心（AI-Mat）」支持。

随着材料科学与光催化研究持续深化，台湾科研团队藉掌性钙??矿技术突破长期瓶颈，不仅为减碳科技找到了全新的角度，也为国际绿能材料研究写下令人瞩目的新页。