Pixabay
Науковці з Південної Кореї вперше в історії отримали екологічно чистий водень, використавши надмалий, квантовий напівпровідниковий матеріал у якості фотоелектроду.
Зазначається, що дослідники з Інституту науки та технологій Тегу Кенбук, Університету Ханьян та Корейського університету вперше використали крихітний матеріал розміром усього у 26 атомів для проведення ефективного і стабільного фотокаталізу у воді. Матеріал складається з селеніду кадмію (CdSe₁₃), що належить до напівпровідників групи II-VI, а його розміри складають менше одного нанометра.
За словами професора Дживунга Янга, подібні матеріали зарекомендували себе багатообіцяючими завдяки високій здатності до поверхневих хімічних реакцій, однак їхнє використання обмежували нестабільність структури та низька електропровідність. Для того, щоб подолати ці обмеження, науковці створили тривимірну структуру, що самостійно організується і в якій квантові осередки утворюють стабільну взаємопов’язану мережу. Науковці утворили поперечні зв’язки між центральними атомами структури (лігандами) на поверхні нанорозмірних частинок, зберігши унікальні властивості окремих кластерів і запобігши їхній деградації у воді.
Нанорозмірний матеріал був легований іонами кобальту (Co²⁺) для суттєвого підвищення електропровідності і ефективного виробництва водню за рахунок фотокаталізу із використанням сонячної енергії. Як зазначив Дживунг Янг, дослідження стало першим подібним, що продемонструвало можливості нанорозмірної напівпровідникової структури у якості фотокаталізатора.
На думку науковців, подолання обмежень подібних нанорозмірних структур та використання їхніх унікальних властивостей відкриває можливості для проектування матеріалів, що поєднуватимуть у собі функціональність та стабільність. Однак для комерційного використання необхідно забезпечити довгострокову стабільність цих матеріалів у водному середовищі, підвищити довговічність та продуктивність каталізатора. Ця інновація відкриває шлях до ширшого застосування квантових наноматеріалів, включаючи розробку каталізаторів наступного покоління та рішень у галузі квантової енергетики.
Дослідження було опубліковане у журналі Nano Letters
Джерело: Interesting Engineering