自踏入工業(yè)時(shí)代起，由燒煤炭，到石油、天然氣，以至水力、風(fēng)力、核能等，人類一直在尋找更好的能源，當(dāng)中涉及大量重要科學(xué)研究和發(fā)明創(chuàng)造。香港大學(xué)合成化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任支志明所帶領(lǐng)的973研究項(xiàng)目“金屬配合物激發(fā)態(tài)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究”，就圍繞化學(xué)物質(zhì)吸收太陽光下的“激發(fā)態(tài)(Excited state)”，引申出相關(guān)的光電轉(zhuǎn)換及光催化研究，并期望以太陽能作為能源和環(huán)境問題的最終解決方案。近日，研究團(tuán)隊(duì)成功做到每個(gè)光子有一半機(jī)會(huì)可將化學(xué)分子變成激發(fā)態(tài)，而于常溫的激發(fā)態(tài)壽命，更由現(xiàn)時(shí)百萬分之一秒，延長(zhǎng)數(shù)千倍時(shí)間至千分之五秒，令光能有更多時(shí)間、更大機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)化為電力，為未來的太陽能發(fā)電作出極重要的突破。

支志明表示，研究中的金屬配合物，即帶金屬的化合物，被視為具能更佳接收光的特性(見另稿)，于日常生活很常見，包括植物產(chǎn)生光合作用必須的葉綠素，當(dāng)中亦有鎂元素。而“激發(fā)態(tài)”簡(jiǎn)單而言，即在吸收光后帶高能量的狀態(tài)。

他進(jìn)一步解釋說，項(xiàng)目的目的正是更有效利用太陽能，“研究的中心思想圍繞能源和環(huán)境，這是任何地方都面對(duì)的問題，有了干凈能源，就有干凈環(huán)境。怎樣才算是干凈能源呢?最重要是無廢熱、無污染，太陽能就最好了”。

曬瞬“冷卻” 難有效儲(chǔ)能

因應(yīng)轉(zhuǎn)化太陽能有待克服問題，支志明提出三大困難，首先就是不能有效儲(chǔ)存能量。舉個(gè)例子，當(dāng)把手放在太陽下照曬，手的分子會(huì)吸收光，變成激發(fā)態(tài)，但它只能感受到熱力，而無法控制如何運(yùn)用這來自太陽的能量，他形容說：“這樣就沒有作用，最終變回常態(tài)。”

此外，能源的穩(wěn)定性也很重要?，F(xiàn)時(shí)太陽光照射下來，一直在產(chǎn)生激發(fā)態(tài)，吸收光后，能量又瞬間下跌，變成“只有熱，沒有用”。所以，支志明團(tuán)隊(duì)的其中一個(gè)研究方向，就是要更有效掌握激發(fā)態(tài)的運(yùn)作，從而將太陽的光能轉(zhuǎn)化，并讓有關(guān)能源能予以應(yīng)用，“但難度就在于它要能夠大量吸收，如果幾百萬個(gè)光子只能吸收幾個(gè)，也是沒有用的”。

激發(fā)態(tài)短命 “做啥都不靈”

當(dāng)中最關(guān)鍵的難題就是，激發(fā)態(tài)太“短命”，一般只以十億分之一秒單位。支志明形容“壽命短，就做咩都唔靈!”他表示，激發(fā)態(tài)能帶很高能量，氧化能力可媲美氧化劑，還原能力和金屬原子相近，但要將之應(yīng)用，例如轉(zhuǎn)換為電力，必須經(jīng)過傳遞，“這些牽涉第二種物體，一定要讓他們有時(shí)間走在一起”。雖然至上世紀(jì)末，激發(fā)態(tài)的壽命已被改良至百萬分之一秒，時(shí)間已經(jīng)長(zhǎng)了很多，但支志明坦言那始終很難有效利用。而那亦是現(xiàn)時(shí)太陽能轉(zhuǎn)化為電力效率較低的原因之一。

所以，延長(zhǎng)激發(fā)態(tài)的壽命就是支志明團(tuán)隊(duì)的重要課題，而有關(guān)973項(xiàng)目開展不足一年，已作出重要突破，“現(xiàn)時(shí)我們做到常溫里5x10^(-3)秒(即千分之五秒)，比之前多了超過幾千倍，而且我們一個(gè)光子有50%可變激發(fā)態(tài)”。有關(guān)激發(fā)態(tài)的穩(wěn)定度及所延長(zhǎng)壽命的成果，對(duì)未來以更有效的化學(xué)材料進(jìn)行太陽能轉(zhuǎn)化踏出重大一步，支志明更信心十足地表示：“我相信這會(huì)是一個(gè)成功的項(xiàng)目。”