Chất bán dẫn vô cơ nhỏ nhất cho phép sản xuất hydro thân thiện với môi trường
Nguồn: Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c00529
Một nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công hydro năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường lần đầu tiên dựa trên nanocluster bán dẫn lượng tử, đây là vật liệu bán dẫn vô cơ nhỏ nhất thế giới.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nano Letters. Nghiên cứu này là sự hợp tác với Giáo sư Yoonjung Jang tại Khoa Hóa học, Đại học Hanyang, và Giáo sư Stefan Ringe tại Khoa Hóa học, Đại học Hàn Quốc, và Giáo sư Jiwoong Yang tại Viện Khoa học & Công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST).
Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yang đã tạo ra một nanocluster ổn định của cadmium selenide bao gồm 26 nguyên tử ((CdSe)₁₃), một vật liệu bán dẫn lượng tử siêu nhỏ dưới 1 nm chưa từng được sử dụng làm chất xúc tác quang trong môi trường nước, ứng dụng nó làm chất xúc tác quang để sản xuất hydro thành công và đề xuất tiềm năng ứng dụng mới của nó trong nhiều lĩnh vực, không chỉ bao gồm năng lượng và môi trường mà còn cả khoa học lượng tử.
Nanocluster bán dẫn lượng tử bao gồm một số lượng nguyên tử cụ thể là một vật liệu độc đáo nằm ở ranh giới giữa các phân tử và tinh thể nano. Mặc dù khả năng phản ứng cao như một chất xúc tác được mong đợi vì hầu hết các nguyên tử của nó đều lộ ra trên bề mặt, nhưng rất khó để sử dụng nó trong các ứng dụng thực tế do cấu trúc không ổn định và tính chất điện kém.
Trong bối cảnh này, nhóm nghiên cứu của ông đã thiết kế và chế tạo một cấu trúc thượng tầng trong đó một nanocluster lượng tử tự sắp xếp và liên kết ba chiều và đạt được sự ổn định về cấu trúc.
Bằng cách liên kết chéo giữa các phối tử trên bề mặt của cụm, họ đã đạt được cấu trúc ổn định trong khi vẫn duy trì các đặc tính của từng cụm. Ngoài ra, nhóm của ông đã pha tạp các ion coban (Co²⁺) bên trong cụm để tăng cường các đặc tính điện và thúc đẩy quá trình tiến hóa hydro quang xúc tác một cách hiệu quả.
"Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên chứng minh rằng một cụm nano bán dẫn lượng tử, được gọi là cấu trúc bán dẫn vô cơ nhỏ nhất hiện có, có thể được sử dụng làm chất xúc tác quang", Giáo sư Yang tại DGIST cho biết. "Trong tương lai, dự kiến nó sẽ mở rộng thành nhiều khả năng khác nhau không chỉ trong năng lượng và môi trường mà còn trong khoa học lượng tử".
Thông tin thêm: Soyeon Lee và cộng sự, Sản xuất hydro quang xúc tác bằng cách sử dụng cụm bán dẫn (CdSe)13, Nano Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c00529
Thông tin tạp chí: Nano Letters
Được cung cấp bởi Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk
