Cercetătorii au o nouă metodă pentru a transforma lumina solară în combustibil

O echipă de oameni de știință a dezvoltat o metodă de calcul extrem de eficientă, menită să accelereze căutarea materialelor de nouă generație. Acestea ar putea transforma lumina solară direct în energie chimică utilă. vorbim despre combustibil produs cu ajutorul soarelui, iar fotocataliza este procesul cheie care oferă această posibilitate promițătoare.

Materialele care atrag atenția

În centrul acestor cercetări se află imidele de poliheptazină. Aceste materiale au caracteristici structurale și funcționale care le fac deosebit de eficiente pentru reacțiile fotocatalitice. Până nu demult, înțelegerea modului în care mici schimbări în structura lor influențează comportamentul electronic și optic era destul de limitată.

Acum, cercetătorii au introdus o abordare teoretică fiabilă și reproductibilă pentru a rezolva exact această problemă. Iar predicțiile lor au fost deja validate prin măsurători efectuate pe probe reale de material. Echipa consideră că acest progres ar putea accelera mare cercetarea în domeniu.

De ce sunt speciale nitrurile de carbon

Imidele de poliheptazină fac parte din clasa mai largă a nitrurilor de carbon. Structura lor este stratificată, similară cu cea a grafenului, dar construită din unități moleculare bogate în azot. Deși grafenul este renumit pentru conductivitatea sa electrică, nu funcționează bine ca fotocatalizator. Aici intervine diferența. Imidele de poliheptazină au benzi de interdicție electronică ce le permit să absoarbă lumina vizibilă, făcându-le perfecte pentru reacții chimice activate de lumina soarelui.

Și mai sunt câteva avantaje practice. Sunt relativ ieftine de produs, nu sunt toxice și sunt stabile termic. Numai că versiunile timpurii nu erau foarte performante. De ce? Proprietățile lor interne limitau separarea eficientă a sarcinilor electrice. Când un foton lovește materialul, excită un electron și lasă în urmă o „gaură” încărcată pozitiv. Dacă electronul se recombină rapid cu gaura, energia se pierde sub formă de căldură, în loc să genereze reacții chimice.

Calculatorul accelerează căutarea

Până la urmă, de ce este nevoie de materiale mai bune? Pentru a valorifica potențialul economic al unor procese precum scindarea apei (pentru a produce hidrogen ca combustibil), reducerea dioxidului de carbon (pentru a produce carbohidrați) sau producția de peroxid de hidrogen. Proiectarea unui catalizator perfect pentru o anumită reacție necesită un control foarte fin al structurii sale.

Dar crearea și testarea fiecărui material candidat în laborator ar fi complet nerealistă. V-ați gândit vreodată cât timp ar dura asta? Aici, metodele computaționale joacă un rol esențial în restrângerea posibilităților.

Experimentul confirmă teoria

Folosind noua abordare computațională, cercetătorii au explorat cum diferiți ioni metalici modifică structura rețelei de poliheptazină imidă. Analiza a arătat că introducerea ionilor provoacă schimbări structurale măsurabile, care influențează direct proprietățile optice și eficiența cu care materialele captează lumina.

Pentru a-și testa predicțiile, echipa a sintetizat opt materiale de poliheptazină imidă, fiecare incorporând un ion metalic diferit.

Acestea au fost apoi evaluate pentru capacitatea lor de a cataliza producția de peroxid de hidrogen.

Rezultatele au confirmat calculele teoretice. Acest pas validează noua metodă ca fiind un instrument puternic, capabil să stimuleze o creștere rapidă în acest domeniu de cercetare.

Parteneri

Articole recomandate din rețeaua noastră

GetPonyCamioanele intră sub restricții în tot Bucureștiul. Accesul fără autorizație aduce amenzi de 10.000 de leiBravonetIulius Town Timișoara oferă 300 de pachete pe zi studenților, până pe 14 octombrieLylaDe ce te trezești fără să te poți mișca. Ce poți face pentru a reduce riscul de paralizie în somnRevista IoanaCum introduci varza murată în alimentație dacă ai digestia sensibilă și când e nevoie de prudențăNews24Adrian Chiriac trece evaluarea pentru contencios la instanța supremă după o carieră exclusiv penalăDolce SportCum se verifică certificatul unui instructor sportiv și ce acte sunt cerute pentru obținerea carnetului