image: Photoelectric conversion on the planetary surface via widespread Fe- and Mn-mineral coatings. view more
Credit: Image courtesy of Anhuai Lu and Yan Li.
科研人员报告了在非有机矿物系统中天然出现的光电流。太阳能为地球上的生物和非生物过程提供能源。尽管通过生物系统的光合作用的太阳能到化学能的转换已经得到了充分的理解，此前还没有观察到一种一种相应的非生物光收获系统。Anhuai Lu、Kaihui Liu、Michael Hochella及其同事对中国北方沙漠岩石表面天然出现的釉以及中国南方喀斯特和红壤颗粒的表面包覆层进行了物理和化学分析。电子显微镜和X射线光谱仪分析揭示出了这些包覆层主要是由铁（Fe）和（Mn）的（羟基）氧化物组成，相对于底层的岩石，锰元素特别富集。对岩石釉样本的原位光电测量，在富含铁或富含锰的矿物包覆层上得到了可检测到的光电流，但是在这些岩石的衬底上没有检测到。在稳定的光照条件下，电流是稳定的，但是对光照变化做出响应而迅速变化，并且表现出了恒定的光子-电子转换效率。也在来自喀斯特和红壤的包覆层中观察到了依赖于辐射的光电流。这组作者把这些包覆层的光电响应归结为天然出现的铁和锰的（羟基）氧化物矿物质，诸如 Bimessite型氧化锰、赤铁矿以及针铁矿，这些是阳光响应型半导体。这组作者说，这些矿物质包覆层的光电行为可能在生物地球化学过程中起到了重要的作用。
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences