2025年3月27日發布的2024年度“中國科學十大進展”中，進展9，“高能量轉化效率錒系輻射光伏微核電池的創制” 主要完成單位為蘇州大學、西北核技術研究所和湘潭大學，主要完成人為王殳凹、王亞星和歐陽曉平。

微型核電池是將放射性同位素衰變能轉換為電能的裝置，得益于放射性同位素衰變不受外界環境影響的特性，微型核電池在諸多傳統電池難以勝任或面臨挑戰的應用場景中，成為了一種持久且不可或缺的能源解決方案。

在我國核能快速發展的背景下，伴隨而來的大量核廢料中含有半衰期長達數千年到百萬年的錒系核素，長期被視為環境負擔。

錒系核素因其長半衰期和高衰變能，成為該類電池的理想“燃料”。錒系核素尤其是超鈾核素如241Am/243Am是核廢料中長期放射毒性的主要貢獻者，其超長的半衰期和高達兆電子伏特的α(alpha)衰變能促使研究人員探索開發錒系微型能源的可能性。然而，傳統的微型核電池設計中嚴重的自吸收阻礙了錒系核素衰變能的高效轉換。

蘇州大學王殳凹、王亞星和西北核技術研究所/湘潭大學歐陽曉平等提出了一種基于“聚結型能量轉換器”的錒系微型核電池架構，實現了錒系核素與能量轉換單元的分子級耦合，大幅削減了自吸收效應，使衰變能轉化效率提升了8000倍。

研究團隊從射線與物質相互作用的本質出發，提出了一種基于“內置能量轉換器”的錒系微型核電池架構，通過將錒系核素243Am摻雜到發光鑭系(Tb3+)元素配位聚合物中，且它們之間的距離處于埃米范圍之內，實現了放射性核素與能量轉換單元的分子層級耦合。

243Am衰變產生的α粒子能量可極為高效地沉積到周圍的鑭系元素上，繼而產生顯著的輻射發光現象。在僅使用11 μCi放射性核素用量的情況下，研究團隊觀測到了內置能量轉換器中243Am內輻照誘導的肉眼可見的自發光。

在僅使用不到10 μCi 243Am的情況下，觀測到了內置能量轉換器中錒系核素內輻照誘導的自發光現象。進一步研究表明，從衰變能到自發光的能量轉化效率比傳統結構提高了近8000倍。

該成果作為近幾十年來核電池領域的重要突破之一，為錒系核素在非核燃料循環領域的資源化利用打開了新的方向。

該研究為高效微型核電池開發提供了理論基礎，也為放射性廢物的高值資源化利用提供了新思路。相關研究結果于2024年9月18日發表于《Nature》。