Ученые из Южной Кореи впервые в истории получили экологически чистый водород, использовав сверхмалый квантовый полупроводниковый материал в качестве фотоэлектрода.
Об этом сообщает ProIT
Исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кенбук, Университета Ханьян и Корейского университета применили крошечный материал размером всего 26 атомов для проведения эффективного и стабильного фотокатализа в воде. Этот материал состоит из селенид кадмия (CdSe₁₃) и относится к полупроводникам группы II-VI, а его размеры меньше одного нанометра.
Инновационный подход к созданию устойчивой структуры
Профессор Дживунг Янг отметил, что подобные материалы обладают высоким потенциалом для поверхностных химических реакций, однако их использование ограничивалось нестабильностью структуры и низкой электропроводностью. Чтобы преодолеть эти проблемы, ученые создали трехмерную самосборную структуру, в которой квантовые ячейки формируют стабильную взаимосвязанную сеть. Они образовали поперечные связи между центральными атомами структуры (лигандов) на поверхности наномасштабных частиц, сохраняя уникальные свойства отдельных кластеров и предотвращая их деградацию в воде.
Потенциал для коммерческого использования
Наномасштабный материал был легирован ионами кобальта (Co²⁺), что существенно повысило электропроводность и эффективность производства водорода за счет фотокатализа с использованием солнечной энергии. Дживунг Янг подчеркнул, что исследование стало первым, которое продемонстрировало возможности наномасштабной полупроводниковой структуры как фотокатализатора.
По мнению ученых, преодоление ограничений наномасштабных структур и использование их уникальных свойств открывает новые перспективы для проектирования материалов, которые сочетают функциональность и стабильность. Однако для коммерческого использования необходимо обеспечить долгосрочную стабильность этих материалов в водной среде, повысить долговечность и производительность катализатора. Эта инновация прокладывает путь к более широкому применению квантовых наноматериалов, включая разработку катализаторов следующего поколения и решений в области квантовой энергетики.
Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.