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摘 要：日本的研究小组成功从嵌入半导体Cs4PbBr6晶体内部的CsPbBr3纳米结构中观测到了高效反斯托克斯荧光。高效反斯托克斯荧光为通过照射光来降低半导体温度的“半导体光学冷却”的实现开辟了道路。今后，利用该高效反斯托克斯荧光，有望实现不使用制冷剂或压缩机的“无振动无制冷剂”冷却，以及将热能转化成光并进行运输的新型能量利用方法。
关键字：半导体复合纳米结构材料、反斯托克斯荧光、新冷却方法、能量运输、半导体光学冷却
研究背景
人们沐浴在太阳下就会感觉到暖和，这是因为光所携带的能量通过转移到物质上，使物质的总能量增加，导致温度上升。一般情况下，用光照射物质后，物质的温度会上升。另一方面，也可以利用光来降低物质的温度，特别是在原子气体方面，激光冷却一直广为研究，其原理是利用光的“压力”停止气体原子的运动，从而实现冷却。然而，气体原子的密度非常低（因而能够运用激光冷却），而无法使用激光冷却技术来冷却我们周围的物体。
除了原子气体外，对固体的光冷却也进行了研究。固体激光冷却利用发射比入射光能量更高的光的过程（反斯托克斯荧光）（图1）得以实现。如果高效地产生反斯托克斯荧光的话，则照射的光越多，物质损失的能量就越多，冷却得越多。
图1 反斯托克斯荧光的原理。当向半导体照射一定值以上的能量时，电子吸收能量而进入高能态（激发态），将从激发态返回原始状态（基态）时发射出的光称为荧光。当使用具有堪堪能激发半导体能量的光照射半导体时，电子吸收声子（热能）后，可能会产生比激发光能量更高的荧光（=反斯托克斯荧光）。为此，需要在加强电子和声子之间的相互作用。