图. 行星表面“矿物膜”进行的光电转换（来源：phys.org）

在国家自然科学基金项目（批准号：41230103，41522201）等资助下，北京大学地球与空间科学学院鲁安怀、李艳和丁竑瑞以及物理学院刘开辉与美国Virginia Tech大学Michael F. Hochella Jr.等合作，在矿物转化太阳能光电效应领域取得重要进展。相关研究成果以“Photoelectric Conversion on Earth’s Surface via Widespread Fe- and Mn-mineral Coatings”（地表铁锰氧化物矿物膜转化太阳能光电效应）为题， 2019年4月22日在线发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（《美国科学院院刊》）。全文链接：https://www.pnas.org/content/early/2019/04/16/1902473116。

地球陆地上有机生物和无机矿物共同暴露在阳光下。光合作用被誉为地球上规模最大、最重要的太阳光能量吸收与转化反应。然而，自然界是否还普遍存在其它类型的太阳能收集和利用系统，此前鲜被提及和关注。该项研究通过对中国北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和红壤等典型地貌中岩石/土壤样品的深入观测分析，发现直接暴露在太阳光下的岩石/土壤颗粒体表面普遍被一层铁锰（氢氧）氧化物“矿物膜”（mineral coating）所覆盖。通过应用微区与原位光电测试手段，获得微米尺度上“矿物膜”光电流信号面分布结果。发现仅富铁锰“矿物膜”区域表现出显著的光电流信号，而无铁锰元素富集的基岩不产生光电流响应。研究提出天然“矿物膜”具有稳定、灵敏的日光光子—光电子转换能力，证实太阳光也一直作用于地表矿物，产生能量的吸收与转化现象而发生非经典光合作用。

此项发现拓展了我们对自然界太阳能利用途径的新认识，即天然无机矿物也存在与有机光合作用相当的太阳能转化利用系统，同时，为研究光合作用系统的起源和人工光合作用研究提供了新的视角。成果发表之后，美国Phys.org、德国Scinexx、俄罗斯nplus1以及新华社、科学网、光明日报、中国日报、北京日报和今日头条等国内外新闻媒体机构立即进行了报道。