化学化工与生物工程学院金武松教授和日本东京大学的相田卓三教授及日本理化学研究所的福岛孝典教授等人共同合作，成功地开发了将两种具有不同光电活性的分子石墨烯，以纳米级别精度直接线型接合在一起的技术，研制了具有不同传输层的线型嵌段一维自组装石墨纳米管，为开发高效率有机太阳能电池提供了崭新的分子设计思路。

    作为解决环境，能源等相关问题的关键技术之一，世界各地正广泛的开展开发高效率有机太阳能电池的研究工作。为了使太阳能电池的发电效率有一个质的飞跃，必须使分别承担传输电子和空穴的各个输送层在纳米级别上就达到相分离，而且还需要使两种传输层具有大面积的接触面。但是，由于不同分子之间存在构造上的差异，要使它们保持各自结构而完美的结合在一起是非常困难的事情，因此至今还没有能够实现。
    该研究小组，首先分别设计合成了两种新型的具有不同电子活性的分子石墨烯，发现它们在溶液中分别可以发生自组装生成一维石墨纳米管（图1和图2）。当用光照射该纳米管时，从接合面生成的电子和空穴完美的分离，与没有嵌段结构的纳米管相比，其电荷寿命高出4～6倍。

 

                   图1 嵌段型一维自组装纳米管的制备示意图


 

                  图2 嵌段型一维自组装纳米管的AFM图像

    电子和空穴传输层在纳米级别上就高精度接合在一起形成的嵌段型一维纳米管，由于实现了为制备高效率有机薄膜太阳能电池所要求的理想结构，对完善基础理论和实际应用都将产生重大的影响。