在全球淨零浪潮推動下，如何有效利用太陽光將二氧化碳轉化為燃料，成為綠能科技競逐的前沿課題。臺師大與臺大跨校研究團隊近日在此領域取得重大突破，成功打造全新「對掌性（Chiral）鈣鈦礦CsPbBr_? 光催化材料」，展現太陽能化學燃料轉換潛力。此成果象徵臺灣在綠能材料科學的研究能量已進入世界級舞台。

具有掌性(Chirality)的鈣鈦礦奈米晶體

人造光合作用與光催化CO₂還原技術長期面臨一項核心瓶頸─光生電子與電洞容易快速複合，使得能量無法順利投入反應。過去雖有利用磁性摻雜或製造缺陷來提高「自旋極化」以避免複合，但往往會破壞材料結構，限制實用性。為突破此架構，臺師大化學系陳家俊教授、物理系趙宇強教授與臺大材料系陳俊維教授攜手，採用嶄新設計策略：以掌性分子調控奈米鈣鈦礦結構，使材料在不引入磁性元素的情況下自然產生自旋極化電子，大幅提升光催化效率。

研究團隊以對掌性溴化甲基?胺（MBA:Br）為基礎，將其導入 CsPbBr_? 鈣鈦礦奈米板，成功形成具有左旋（R）與右旋（S）結構的二維 Ruddlesden–Popper 鈣鈦礦薄膜。這種掌性結構會引發強烈的掌性光學效應，使材料內部電子呈現特定自旋方向，延長載子生命週期並有效抑制電子—電洞複合。研究顯示，加入對掌性分子後，光催化 CO₂還原效率顯著提升；若再施加僅 0.3 特斯拉的外加磁場，催化效率更可提升至未修飾材料的五倍。

為證明材料內部結構、手性與自旋極化之間的對應機制，團隊運用掠入射廣角 X 光散射（GIWAXS）、磁圓二色性（MCD）、時間解析螢光（TRPL）等多項先進分析技術，首次完整呈現「掌性 → 自旋極化 → 反應效率」的系統性關聯。更重要的是，對掌性調控不需摻雜磁性材料、亦不破壞晶格，具備高度材料工程可塑性，為未來發展高效率、人為可設計的太陽能燃料轉換材料奠定基礎。

這項研究不僅拓展鈣鈦礦材料的應用邊界，更象徵「掌性光電」與「自旋化學」兩大科學領域的跨界整合，可能為下一代人造光合作用技術帶來顛覆性影響。合作團隊除臺師大、臺大外，並包含國家同步輻射研究中心、屏東大學與國立陽明交通大學，獲國科會與教育部高教深耕計畫「臺大新穎材料原子級科學研究中心（AI-Mat）」支持。

隨著材料科學與光催化研究持續深化，臺灣科研團隊藉掌性鈣鈦礦技術突破長期瓶頸，不僅為減碳科技找到了全新的角度，也為國際綠能材料研究寫下令人矚目的新頁。