自踏入工業時代起，由燒煤炭，到石油、天然氣，以至水力、風力、核能等，人類一直在尋找更好的能源，當中涉及大量重要科學研究和發明創造。香港大學合成化學國家重點實驗室主任支志明所帶領的973研究項目“金屬配合物激發態的基礎與應用研究”，就圍繞化學物質吸收太陽光下的“激發態(Excited state)”，引申出相關的光電轉換及光催化研究，并期望以太陽能作為能源和環境問題的最終解決方案。近日，研究團隊成功做到每個光子有一半機會可將化學分子變成激發態，而于常溫的激發態壽命，更由現時百萬分之一秒，延長數千倍時間至千分之五秒，令光能有更多時間、更大機會轉化為電力，為未來的太陽能發電作出極重要的突破。

支志明表示，研究中的金屬配合物，即帶金屬的化合物，被視為具能更佳接收光的特性(見另稿)，于日常生活很常見，包括植物產生光合作用必須的葉綠素，當中亦有鎂元素。而“激發態”簡單而言，即在吸收光后帶高能量的狀態。

他進一步解釋說，項目的目的正是更有效利用太陽能，“研究的中心思想圍繞能源和環境，這是任何地方都面對的問題，有了干凈能源，就有干凈環境。怎樣才算是干凈能源呢?最重要是無廢熱、無污染，太陽能就最好了”。

曬瞬“冷卻” 難有效儲能

因應轉化太陽能有待克服問題，支志明提出三大困難，首先就是不能有效儲存能量。舉個例子，當把手放在太陽下照曬，手的分子會吸收光，變成激發態，但它只能感受到熱力，而無法控制如何運用這來自太陽的能量，他形容說：“這樣就沒有作用，最終變回常態。”

此外，能源的穩定性也很重要。現時太陽光照射下來，一直在產生激發態，吸收光后，能量又瞬間下跌，變成“只有熱，沒有用”。所以，支志明團隊的其中一個研究方向，就是要更有效掌握激發態的運作，從而將太陽的光能轉化，并讓有關能源能予以應用，“但難度就在于它要能夠大量吸收，如果幾百萬個光子只能吸收幾個，也是沒有用的”。

激發態短命 “做啥都不靈”

當中最關鍵的難題就是，激發態太“短命”，一般只以十億分之一秒單位。支志明形容“壽命短，就做咩都唔靈!”他表示，激發態能帶很高能量，氧化能力可媲美氧化劑，還原能力和金屬原子相近，但要將之應用，例如轉換為電力，必須經過傳遞，“這些牽涉第二種物體，一定要讓他們有時間走在一起”。雖然至上世紀末，激發態的壽命已被改良至百萬分之一秒，時間已經長了很多，但支志明坦言那始終很難有效利用。而那亦是現時太陽能轉化為電力效率較低的原因之一。

所以，延長激發態的壽命就是支志明團隊的重要課題，而有關973項目開展不足一年，已作出重要突破，“現時我們做到常溫里5x10^(-3)秒(即千分之五秒)，比之前多了超過幾千倍，而且我們一個光子有50%可變激發態”。有關激發態的穩定度及所延長壽命的成果，對未來以更有效的化學材料進行太陽能轉化踏出重大一步，支志明更信心十足地表示：“我相信這會是一個成功的項目。”