Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Các hạt nano thân thiện với môi trường giúp quang hợp nhân tạo (18/10/2018)

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Zurich - Thụy Sĩ, đã phát triển một loại hạt nano để sử dụng trong quá trình quang hợp nhân tạo bằng cách bổ sung kẽm sulfide trên bề mặt các chấm lượng tử dựa vào indium. Những chấm lượng tử này tạo ra nhiên liệu hydro sạch từ nước và ánh sáng mặt trời - một nguồn năng lượng bền vững. Họ giới thiệu vật liệu sinh thái và thân thiện với môi trường mới để quang xúc tác mặt trời.

Sơ đồ hydro quang xúc tác với các chấm lượng tử InP/ZnS trong một khảo nghiệm. Ảnh: Shan Yu

Cấu trúc vật liệu này, chỉ có kích thước vài nano mét, hiển thị hành vi tương tự như phân tử hoặc nguyên tử, và hình dạng, kích thước và số lượng electron của chúng có thể được điều chế một cách có hệ thống. Điều này có nghĩa rằng đặc tính điện và quang học của chúng có thể được tùy biến cho một số mục tiêu, chẳng hạn như công nghệ hiển thị mới, các ứng dụng y sinh học cũng như quang điện và quang xúc tác.

Hiện tại, nghiên cứu định hướng ứng dụng nhằm mục đích tạo ra hydro trực tiếp từ nước và ánh sáng mặt trời. Hydro, nguồn năng lượng sạch và hiệu quả, có thể được chuyển đổi thành dạng nhiên liệu được sử dụng rộng rãi, bao gồm methanol và xăng. Trước đây, các chấm lượng tử hứa hẹn được sử dụng trong nghiên cứu năng lượng chứa cadmium, đã bị cấm từ nhiều mặt hàng do độc tính của nó.

Giáo sư Greta Patzke giải thích: Các hạt 3 nanomet bao gồm một lõi của photphua indium với một lớp mỏng kẽm sunphua và sunphít xung quanh rất mỏng. So với các chấm lượng tử chứa cadmium, vật liệu tổng hợp mới không chỉ thân thiện với môi trường, mà còn hiệu quả cao khi sản xuất hydro từ ánh sáng và nước. Các phối tử sulfua trên bề mặt chấm lượng tử đã được tìm thấy để tạo thuận lợi cho những bước quan trọng liên quan đến phản ứng hóa học hướng ánh sáng, cụ thể là sự phân tách hiệu quả của các sóng mang điện và sự truyền nhanh chóng của chúng tới bề mặt hạt nano.

Vật liệu nano cadmium mới được phát triển có tiềm năng để phục vụ như là lựa chọn thân thiện với môi trường hơn cho những lĩnh vực thương mại. Các chấm lượng tử dựa trên indi hòa tan trong nước và tương thích sinh học trong tương lai cũng được thử nghiệm về chuyển đổi sinh khối thành hydro. Hoặc chúng có thể được phát triển thành các chất sinh học độc hại thấp hoặc vật liệu quang phi tuyến tính. Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung vào việc phát triển chất xúc tác cho quá trình quang hợp nhân tạo trong Chương trình ưu tiên nghiên cứu đại học "LightChEC". Chương trình nghiên cứu liên ngành này nhằm mục đích phát triển các phân tử, vật liệu và quy trình mới để lưu trữ trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời trong các liên kết hóa học.

Nguồn: Đ.T.V (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 11/10/2018