Yi-Hsun Chen, Ping-Yuan Lo, Kyle W. Boschen, Chih-En Hsu, Yung-Ning Hsu, Luke N. Holtzman, Guan-Hao Peng, Chun-Jui Huang, Madisen Holbrook, Wei-Hua Wang, Katayun Barmak, James Hone, Pawel Hawrylak, Hung-Chung Hsueh, Jeffrey A. Davis, Shun-Jen Cheng, Michael S. Fuhrer & Shao-Yu Chen

Nat Commun 16, 2935 (2025)

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57991-4

光在日常生活中扮演關鍵角色，不同能量的光可應用在不同的領域。例如，紫外光可用於殺菌、可見光讓世界充滿色彩並能藉由太陽能電池轉換為電能，而紅外光因能量較低較難有效利用。一般情況下，光與物質互動會導致能量損失，轉為低能光或熱。但若能將低能光子轉換為高能光子，即「光上轉換」，將能大幅提升光能利用效率。

凝態中心陳劭宇研究團隊利用「上轉換螢光光譜」技術，發現常見的二維半導體（如 MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂）在室內低光條件下，即能吸收紅光並發出近紫外光。此外，陳劭宇團隊更進一步與陽明交通大學電子物理系鄭舜仁以及淡江大學物理系薛宏中的理論物理團隊合作，研究揭露光上轉換的關鍵機制為「暗激子–暗激子湮滅」，即兩個動量相反的暗激子結合產生高能亮激子並釋放高能光子。 此外，此現象可透過調控材料種類與厚度，實現從綠光至紫外光的光上轉換，可根據不同的應用需求來調控適合的光譜範圍。

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