近日，哈尔滨工业大学（深圳）医工学院赵恩贵、理学院何自开研究团队携手在《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为《具有近乎全光谱吸收的稳定有机自由基阳离子》（“Robust organic radical cations with near-unity absorption across solar spectrum”）的研究论文。研究报道了一类具有近乎全太阳光谱吸收能力的高稳定性有机自由基阳离子材料，其在太阳能驱动的水蒸发与海水淡化方面表现出卓越性能，太阳能-蒸汽转换效率高达97.2%。其卓越的光热转换性能在光热抗菌、肿瘤治疗等生物医学领域也具有广阔前景。

  光热转换材料能够将太阳能转化为热能，在能源、环境、工业等多个领域具有重要应用价值。实现高效光热转换的关键在于材料需具备宽光谱吸收能力、高的光热转换效率以及在实际环境中的长期稳定性。太阳光谱范围广泛，覆盖紫外至近红外区域（300–2500 nm），然而大多数现有光热材料仍面临吸收范围有限、稳定性不足或制备工艺复杂等问题。特别是在有机材料体系方面，如何同时实现宽光谱吸收、快速非辐射弛豫和良好的环境稳定性，一直是该领域的研究难点。

  针对上述挑战，本研究设计并合成了一类基于双（对甲氧基苯基）氨基-芴酮结构的有机自由基阳离子材料（2⁺SbF₆）。该材料通过简便的单电子氧化法制备，具备以下突出特性：

1. 全光谱吸收能力：凭借其开壳电子结构与分子内价间电荷转移（IVCT）效应，该材料实现了300–2300 nm范围内的近乎完美吸收，覆盖整个太阳光谱；

2. 超快热弛豫机制：飞秒瞬态吸收光谱表明，其激发态电子可在0.19 ps内通过非辐射途径迅速弛豫，转换速率高达5.26×10¹²s^-1，显著提升光热转换效率；

3. 卓越环境稳定性：通过对位甲氧基取代基的空间保护作用、自旋离域效应以及SOMO-HOMO能级反转（SHI）的共同作用，该自由基材料在空气、水相及光照条件下仍可长期保持稳定；

4. 高效光热应用表现：将材料负载于纤维素纸基基底构建界面蒸发系统，在标准太阳光照射下，实现了1.25 kg·m⁻²·h⁻¹的水蒸发速率和97.2%的太阳能-蒸汽转换效率，性能优于多数已报道的光热系统。

图1.（a）二氯甲烷中2和2^•+SbF₆^⁻（10^-4 M）的吸收光谱。插图为其相应的照片;（b）2和2^•+SbF₆^⁻的固体吸收光谱以及太阳辐照光谱（灰色）；（c）以1600 nm激光作为激发光源，记录的2^•+SbF₆^⁻（二氯甲烷，10^-4 M）在0到9.0 ps之间的二维瞬态吸收光谱图；（d）1100 nm波长处的动力学轨迹及其相应的全局拟合结果。ΔA，吸光度变化；mOD，毫光学密度单位。

  该研究不仅提供了一种新型稳定的自由基阳离子材料构建策略，还展示了这类材料在光热转换领域的巨大潜力。其优异的性能特征为开发新一代光热功能材料提供了重要参考，在光热治疗、能量转换等领域展现出广阔的应用前景。同时，研究中提出的分子设计策略和稳定性增强方法，也为有机功能材料的设计与开发提供了新思路。

Nature Communications, 2025, 16:7320
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-62581-5