BOLS 理论与实验结果一致证实： 1 晶体势对波函数的积分决定禁带宽度； 2 晶体势在平衡时其谷点对应单键能； 3 单键能的任何变化会直接作用于禁带宽度； 4 低配位原子间的键短且强，从而使禁带展宽； 5 纳米结构表层原子键序降低； 6 低配位原子比例随尺寸减小而增大； 7 禁带展宽是由表层低配位原子间的强相互作用或表层应变和能量限域钉扎决定而不是体限域效应； ８升温使键变弱，禁带变窄； ９理论拟合可求得德拜温度和单原子结合能。 Band Gap Modulation of the IV, III-V, and II-VI Semiconductors by Controlling the Solid Size and Dimension and the Temperature of Operation http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp209933v
1 扶手椅型边界显类半导体态：近距悬键电子间准双键形成 2 锯齿型边界显类金属态：等距悬键电子的孤立与极化（狄拉克-费米极化子） 3狄拉克-费米极化子处于费米能级形成杂质态-高群速度，低有效质量，非零自旋，高迁移率，等 4 边界处键相对短且强，导致局域致密钉扎，从而极化近邻的孤立悬键电子。 5 断键导致的局域量子钉扎与极化实为起因。 Dominance of Broken Bonds and Unpaired Nonbonding π-Electrons in the Band Gap Expansion and Edge States Generation in Graphene Nanoribbons http://www3.ntu.edu.sg/home/ecqsun/rtf/JPCC-NGR.pdf Graphene nanoribbon band-gap expansion: Broken-bond-induced edge strain and quantum entrapment http://www3.ntu.edu.sg/home/ecqsun/RTF/Nanoscale-GNR-Eg.pdf
人类使用电力“生产”光明的尝试从 19 世纪就开始了。 19 世纪中期的一项发明采用的思路是在真空玻璃泡内使用炭丝通过电流将其加热到白炽状态而发光。由于当时的技术水平限制，直到 1879 年才由爱迪生研制成功了第一个具有实用价值的白炽灯泡，并于 1880 年在新泽西设厂投入工业化批量生产。从此电灯开始进入千家万户的生活，照亮了从家庭厨房、餐厅、卧室到商场、马路、车站的各个角落，大大扩展了人们的活动范围。今天我们熟悉的通用电气、飞利浦、欧司朗和松下等公司都有生产白炽灯的漫长历史并且现在还在生产。白炽灯仍然是最便宜、使用最广泛的光源。 130 年前进入人们生活的白炽灯泡标志着电力作为二次能源取代了煤炭和石油成为人们再也离不开的新型能源，它清洁、方便、安全、可靠，随着更多的电器被发明出来并得到应用，电力就像空气和水一样成为每个人生活中不可或缺但又熟视无睹的资源。在这期间，越来越多的照明需求耗费了大量的电能，其中的绝大部分都是以热量的形式白白散发掉了。 令人惊叹的是从灯泡被发明出来到现在的 100 多年时间里，白炽灯的发光原理和结构基本没有发生根本性变化。技术和工艺的进步（例如卤素灯）使灯泡的发光效率有了不小的进步，寿命也从最初的几十个小时提高到了 1000 多个小时，但是在能源供应日益紧张、环境压力越来越大的当代，白炽灯总体发光效率低下（仅为 10 ～ 14lm/W ），耗费大量能源的问题开始受到越来越多的诟病。中国的照明用电量约占全社会用电量的 12% ，超过 4300 亿千瓦时，如果把全国的白炽灯全部更换成节能灯具， 1 年可以节电 480 多亿千瓦时。不少发达国家已经制定政策从现在开始，在未来几年内停止白炽灯泡的生产和销售，大力推广高效节能的新型光源。 诞生于 1938 年的萤光灯是另一种被广泛使用的光源，与白炽灯相比它的发光效率要高出很多。当前萤光灯管的发光效率可以达到 70lm/W 或者更高。萤光灯的另外一个显而易见的好处是能提供更大的照明范围，并且光线投射均匀，使用寿命更是长达 5000 ～ 10000 小时，所以现代萤光灯不仅适合家庭照明环境，还特别适合公共场所（办公室、商场、车站等等）的室内照明。紧凑型荧光灯也就是我们通常说的节能灯，它结合了萤光灯的高效与白炽灯小巧方便的优势，耗电量只有白炽灯的 1/5 而寿命则要长得多，是技术上成熟、经济上可行的白炽灯替代品。 人类持续改进光源和寻求高效能新光源的努力， 100 多年以来始终没有停止过。 1962 年通用电气公司的尼克·何伦亚克（ Nick Holonyak Jr. ）开发出第一支实用的可见光发光二极管（ LED ）。经过将近 50 年的发展， LED 从性能上取得了巨大的进步并得到广泛的应用，因为这种半导体发光器件的各种优良的特性──细小的体积、微小的能耗、性能稳定、工作寿命长、发热量少，几乎所有电子电器设备需要发光的部件都离不开 LED ──各种液晶显示器的背光照明、电子设备的信号指示、 LED 点阵组成的大屏幕、室内外的装饰灯光等等。不夸张地说， LED 是应用最广泛的发光器件。 LED 进入照明领域是在 1990 年代后期，随着白光 LED 技术研发取得突破以及发光效率不断提升，市场上已经出现发光效率 100 ～ 200lm/W 的 LED 产品，日本厂商日亚化工（ Nichia ）在实验室实现了高达每瓦 249 流明发光效率的 LED ，代表了当前的最高水平。技术上的进步使得 LED 灯具开始小规模进入市场，包括直接替换白炽灯泡和日光灯管的产品已经能够商用。做为充满潜力的新型高效光源， LED 被提到了战略产业的高度。在节能减排的大背景下，国家对 LED 照明产业在政策和资金方面给予了大力支持，大量的企业和投资涌入 LED 相关行业，不少地方都建立了 LED 产业基地，纷纷抢占这个新兴行业的先发位置，这在很大程度上促进了 LED 照明产品的研发和应用。但是应该看到在行业火热的背后市场对 LED 照明产品的谨慎态度。虽然大家普遍看好 LED 照明的应用前景，目前的技术水平生产出来的产品离大规模的推广应用还有一段距离。 首先，做为新型节能环保光源，与成熟的萤光节能灯（ CFL ）相比当前的 LED 照明产品在效率方面还没有足够的优势。 CFL 以 5 倍于白炽灯泡的发光效率已经被市场广泛接受， LED 照明如果还是以白炽灯作为替换对象的话，远不及 CFL 易于普及。 其次， LED 灯具的价格远远高于白炽灯乃至 CFL ，市场接受度差。一只飞利浦 12W 的高质量 LED 灯在美国市场售价 40 ～ 50 美元，相当于 CFL 的 5 ～ 8 倍。在国内市场上，即便一个不知名小厂生产的 LED 灯泡，且不论品质是否有保证，也要卖几十元。相比之下，消费者更会毫不犹豫地选择成熟的 CFL 产品。 第三， LED 照明需要时间的检验，这需要 5 ～ 10 年的时间。 LED 有高效和长寿命的优点，但是在照明灯具领域还没有经过长时间的检验，对于 LED 灯是否能长期保持照明效果、达到预期的使用寿命、在使用中会出现什么问题？不仅用户不清楚，恐怕很多厂家心里也没底吧。 CFL 的普及从 90 年代到现在经历了十几年的时间，这期间产品的整体品质不断提高、价格逐步降低，再加上国家近几年对节能灯的大力补贴，终于使 CFL 成为市场的主流产品。所以 LED 照明产品被市场接受不可能是一蹴而就的，它将是一个在技术上持续提高、用户对它的认知在使用中循序渐进的长期过程。 第四， LED 照明技术远未达到已臻完善的程度。从发光效率、光线舒适度、散热控制、大功率器件、灯具形式、生产成本等各个方面 LED 行业还有大量的工作要做， LED 技术还有巨大的潜力有待发掘。在表面的繁荣如浮云般掠过之后，需要致力于 LED 照明的企业家和科技工作者潜心经营和踏实研发。 LED 照明行业的兴起在于这项技术本身蕴含着广阔的应用前景和巨大商机，我们希望 LED 灯不仅是现有光源的低能耗替换产品，更期待它能带来新的使用体验。萤光灯管的出现使我们用上了照明范围更大、更均匀的线状光源， LED 微小的发光颗粒给人类带来了不同以往的照明产品：它可以制成点状、线状、面状或者异型的产品，可以同时作为信息显示设备，随时为公众提供所需要的信息。我们有理由相信，在 LED 播洒的光明之下，人类的生活将更加多姿多彩。
众所周知，光兼具电、磁双重属性。但到目前为止，科学家们大多认为磁场效应太弱因而可以忽略。最近，美国Michigan大学的 Stephen Rand及其合作者经研究后指出，实际情况并非如此，并研发出一种新的光电池。 (From： http://en.wikipedia.org/wiki/File:EM_spectrum.svg ) 研究表明，当穿越一种非导电材料时，光可以产生比原先预计强100倍的磁效应。在高强度光情况下，磁效应可与电效应匹敌。利用这个特性，该团队研制出了一种高容量的新电源，其中的电荷分离是通过光的磁效应而非电效应来实现的。凭此，在太阳能电池制造过程中，就可以不用半导体材料了，变得更加经济有效。 参考资料 ： Optically-induced charge separation and terahertz emission in unbiased dielectrics W. M. Fisher, S. C. Rand, J. Appl. Phys . 2011 , 109 , 064903. DOI: 10.1063/1.3561505 （From： http://www.chemistryviews.org/ ） （From： http://en.wikipedia.org/ ） 相关研究 ： New Type of Solar Cell with Improved Efficiency
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