《自然•通讯》刊登南京大学肖敏、张春峰课题组有机半导体中单线态分裂研究成果
我校肖敏教授领衔的微纳和超快光学团队最近在有机半导体中单线态分裂研究方面取得重要进展。研究成果以" Magnetic dipolar interaction between correlated triplets created by singlet fission in tetracene crystals "为题于2015年10月12日发表在《自然•通讯》期刊上(Nature Commun.6, 8602(2015))。
特定有机材料中的单态分裂过程(Singlet fission)可将光激发产生的单个自旋单态激子转变成一对自旋三态激子，原则上能实现200%光电转换量子效率，突破现有单节太阳能电池效率的理论极限，因而备受学界关注。传统观点认为, 单态分裂过程发生在相邻两分子之间，通过双激子暗态形成单态激子和三态激子之间的转变.。理论上这对三态激子间存在较强的磁偶极相互作用, 自上世纪八十年代以来，国际上许多实验室利用多种实验方法尝试测量这一弱相互作用，但始终未能解决，也成为理解单态分裂物理机理的关键挑战之一。肖敏、张春峰课题组近年来围绕这一问题开展了深入研究，创新性的结合磁场和量子拍频光谱学方法，通过塞曼效应调控双激子暗态能级，巧妙利用近共振条件下相互作用引起能级免交叉的效应，提升测量精度两个数量级以上，从而在并四苯晶体中成功定量测出极弱的三态激子间磁偶极相互作用。其强度值(8 MHz)比传统理论预测值小两个数量级，揭示了单态分裂所产生的一对三态激子距离较远，明确提出晶体中单态分裂涉及到多个分子，传统物理模型需要修正，为最终揭示单态分裂机制提供了关键信息，对设计可实用的单态分裂材料具有重要的指导意义。
物理学院的博士生王睿同学是论文的第一作者，张春峰副教授与肖敏教授是本文的共同通讯作者，这项工作还得到团队成员王晓勇教授以及研究生张博、刘云龙同学的鼎力合作。课题组自成立以来，围绕着突破现有光电转换极限的基础物理，对单态分裂等关键过程进行系列研究，结果此前陆续发表在主流期刊上(Angew. Chem. Int. Ed. 54, 6222 (2015), JPC Lett. 5, 2462(2014)等)，受到业内的广泛关注。
此项工作得到了自然科学基金以及科技部重大研究计划的资助。(物理学院 科学技术处)
