近日，吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室王晓峰教授团队在基于叶绿素衍生物光电探测器研究方面取得重要进展，相关成果以“Multilayer Chlorophyll-Based Unidirectional Bias-Switchable Photodetector with Dual-Mode Operation in Narrowband and Broadband”为题发表在国际权威期刊《Laser & Photonics Reviews》上。

在当今复杂的全球环境中，确保信息的安全传输变得越来越重要，特别是随着数字化、网络化和智能化的发展，信息安全面临的威胁越来越大。光电探测器（Photodetectors, PDs）兼具高灵敏度和快速光响应特性，作为现代信息传输系统的核心组件，可实现光信号至电信号的高效转换。然而，保障信息传输安全仍是当前研究的关键课题。传统单模式PDs已无法满足现代应用日益多样化与复杂化的需求。因此，开发窄带（Narrowband, NB）与宽带（Broadband, BB）双模式多功能PDs成为必然趋势。

本研究基于天然叶绿素a分子结构，创新性地设计并合成了三种叶绿素衍生物（Chls）。通过叶绿素敏化介孔二氧化钛与旋涂成膜工艺的协同作用，成功实现了NB/BB双模式光电探测器的制备。当外加电场从−2 V增加到−3 V时，光电探测器的工作模式由NB模式转变为BB模式。此外，通过光电探测器阵列的集成构建，结合“或”逻辑门运算，成功实现了通信图像的随机加密与解密功能。NB/BB双模式光电探测器具有灵活的模式切换特性，可根据不同场景需求自主选择最优工作模式。

本文使用的叶绿素分子的结构式以及器件结构示意图。

论文第一作者为吉林大学物理学院2023级凝聚态物理专业博士研究生孙玉婷，通讯作者为王晓峰教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助。

论文全文链接：

https://doi.org/10.1002/lpor.202500770