東京大學研究生院工學系研究科物理可用能工學專業的岩佐義宏教授等人和大阪大學產業科學研究所量子系統創成研究領域的張奕勁（日本學術振興會的特別研究員）組成的研究小組，與德國馬克斯·普朗克固體研究所的Jurgen Smet組長、以色列霍隆理工學院的Alla Zak教授及魏茨曼科學研究所的Reshef Tenne教授透過共同研究應答，透過控制二維過渡金屬硫族化合物的晶體結構對稱，會產生巨大的光生伏特效應（簡稱「光伏效應」）。
圖1：WS2的晶體結構
光伏效應也是光伏電池的工作原理，是一種將發光能量轉換成電的效應。以往的光伏電池採用在p-n結等界面處產生的光伏效應，不過有一部分材料會產生不依賴界面的體光伏效應（Bulk photovoltaic effect, BPVE）。近年來，界面的光伏效率逐漸接近理論極限，BPVE作爲新的基礎原理受到關注。
此次，研究小組着眼於一種備受關注的二維過渡金屬硫族化合物——二硫化鎢（WS2）。測量了擁有多種晶體結構的WS2材料在奈米器件中的BPVE效應，發現在將二維片材捲成管狀的WS2奈米管中，BPVE效應會大幅強化。這是首次在奈米材料中觀測到BPVE。另外還應答，其效應比現有的塊體材料還要大。這些結果表明，對晶體結構、尤其是其對稱的控制在提高轉化效率方面發揮着重要作用，而且，作爲新一代光伏電池材料，基於二維材料的奈米材料擁有非常大的潛力。
相關研究成果已經發布在英國學術雜誌《自然》（6月19日號）上。
(日文新聞發佈全文）
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
