Yapay Fotosentez Maddesi Üretildi
Rice Üniversitesi bilimcileri, güneş enerjili su ayrıştırımı ve güneş enerjisinin hidrojen ve oksijen formundaki kimyasal enerjiye dönüşümü için yarı iletkenlerle çok iyi eşleşen verimli, kolay oksijen üretimi sağlayan evrim katalizörü meydana getirdiler.
Kenton Whitmire laboratuvarı, Rice kimya profesörü, Houston Üniversitesi araştırmacıları bir takım oluşturdular ve ışık emici bir nanoçubuk dizisinin yüzeyinde direkt olarak etkin bir katalizör tabakasının büyütülmesiyle, güneş ışığı ile yarı iletken ışık soğurucusunun tüm teorik potansiyelinde suyu ayırabilen yapay bir fotosentez maddesi ürettiler.
Bir oksijen evrim katalizörü suyu hidrojen ve oksijene parçalar. Temiz bir yenilenebilir hidrojen yakıt kaynağı bulma geniş kapsamlı araştırmanın odağıdır ancak teknoloji henüz bunun için ticarileşmemiştir.
Rice üniversitesi ekibi, herhangi bir substrata zarar vermeden doğrudan depolanabilen bir öncü halinde; demir, manganez ve fosfor olmak üzere en zengin üç metali bir araya getirme yolunu buldular.
Malzemenin etkisini göstermek için, laboratuvar ekibi geleneksel kimyasal buhar çöktürme (CVD) fırınına yerleştirdi ve bir dizi ışık soğurucu, yarı iletken Titanyum dioksit nanoçubukları kaplamada kullandı. Araştırmacıların raporları; santimetre kare başına 10 miliamperlik bir akım yoğunluğuna ulaşırken; fotoçubuk olarak adlandırılan birleşik malzemenin mükemmel bir stabiliteye sahip olduğunu gösterdi.
Sonuçlar iki yeni çalışmada ortaya çıkmaktadır. İlki, bir Avrupa dergisi olan Kimya’da filmlerin oluşturulması üzerine görülür. Fotoçubukların oluşturulmasını detaylandıran ikincisi ise ACS Nano’dadır.
Kenton Whitmire, katalizörlerin moleküler öncü tasarımından, ayrıştırma üzerine üretime kadar geliştirildiğini ve sürecin ölçeklenebilir olduğunu söylemiştir. Rice laboratuvarı Vakum uygulandığı zaman gaza dönüşen demir, manganez ve fosforu bir moleküle (FeMnP) birleştirdi. Bu gaz CVD yoluyla sıcak yüzey ile karşılaştığı zaman, yüzeyi FeMnP katalizörü ile kaplamak için ayrışmaktadır.
Araştırmacılar filmlerinin; demir, manganez ve fosfordan oluşan tek bir öncüden yola çıkan ilk heterobimetalik (farklı iki metal içeren) fosfit ince filmi olduğunu iddia etmektedirler. Sonuçta ortaya çıkan filmler bu zamana kadar 1200°C üzerinde bulunabilen tek, kararlı altıgen atomlar dizisi içerir. Rice filmleri 350°C’de 30 dakikada oluşturuldu.
Whitmire 1200 °C’nin üzerindeki sıcaklığın yarı iletken dizileri parçaladığını söylemiştir. Ancak bu filmlerin, eşit miktarda kaplamaya, foto emici ile etkileşimine ve bir hibrit elektrot oluşturmasına izin verilmesiyle düşük sıcaklıklarda oluşturulabileceğini de belirtmiştir.
Araştırmacılar üç boyutlu titanyum dioksit nanoçubuklarını metal görünümlü film ile kapladılar. Bu kompozit materyal fotoelektrokimyasal hücreler için yüksek yüzey alanlı bir yarı iletken potansiyeli gösterdi.
Whitmire ‘Geçiş metal kaplamasını doğrudan nanoçubuklar üzerinde geliştirmek ikisi arasında maksimum temasa izin verir. Yarı iletken ve aktif katalitik yüzey arasındaki iletken olan metalik arayüz bu cihazın çalışmasında anahtar rolü oynar’ demiştir.
Bu film ayrıca atomların manyetik momentlerinin aynı yönde sıralandığı ferromanyetik özelliklere sahiptir. Filmin sahip olduğu düşük küri sıcaklığı bazı materyallerin manyetik özelliklerinin uyarılması gereken sıcaklıktır. Bu da araştırmacıların dediğine göre manyetik soğutma için yararlı olabilir.
Whitmire; tekniklerini sabit hale getirdiklerinde, petrokimya üretimi, enerji dönüşümü ve soğutma içeren birçok uygulama için hibrit katalizörlerini araştırmanın daha kolay hale geleceğini, çok uzun zaman harcadıklarını ve şimdi de yapacak çok şeyleri olduğunu söylemiştir. ‘Yağmur yağdıkça dökülmeye benzer’.
Kaynak : sciencedaily.com
