Український телекомунікаційний портал

<р>Американські дослідники зробили важливий крок до створення екологічно чистої енергетики: їм вдалося в режимі реального часу спостерігати, як сонячне світло розщеплює воду на водень і кисень. Причому цей процес вдалося розглянути на надзвичайно малому рівні — у масштабі нанометрів.



<р>Команда науковців із Єльський університет розробила новий метод, який дозволяє буквально «зазирнути» всередину фотокаталізаторів під час їхньої роботи. Саме ці матеріали відповідають за перетворення світлової енергії на хімічну — тобто на паливо.



<р>За словами керівника дослідження Шу Ху, нова технологія дає змогу спостерігати фотокаталізатор «у дії» з безпрецедентною точністю та реалістичністю. Вчені змогли побачити, як під впливом світла відбувається розщеплення води, а також як рухаються електрони та так звані «дірки» — позитивно заряджені носії, які виникають у матеріалі.



<р>Головна інновація полягає у спеціальному інструменті — надтонкому нанозонді. Це кварцовий наконечник із платиновим дротом всередині, розмір якого становить лише кілька нанометрів. Завдяки йому дослідники змогли одночасно вимірювати електричний струм і напругу прямо на поверхні матеріалу, не пошкоджуючи його.



<р>Це дозволило вперше чітко розмежувати два ключові процеси — відновлення та окиснення, які разом забезпечують розщеплення води. Більше того, вчені змогли визначити, де саме на поверхні матеріалу відбуваються ці реакції, і як вони взаємодіють між собою.



<р>Одним із несподіваних результатів стало те, що новий метод працює не лише з металевими поверхнями, а й із напівпровідниками, які є основою сучасних фотокаталізаторів. Це відкриває значно ширші можливості для досліджень.



<р>Науковці наголошують, що фотокаталіз із використанням сонячного світла має величезний потенціал. Він дозволяє отримувати водень — чисте паливо майбутнього — без шкідливих викидів і з мінімальними витратами. Проте розвиток цієї технології довгий час гальмувався через недостатнє розуміння процесів, що відбуваються на мікрорівні.



<р>Тепер ситуація може змінитися. Новий підхід дає змогу аналізувати активність матеріалів із точністю до приблизно 10 нанометрів і бачити, як саме розподіляються реакції на їхній поверхні. Це означає, що в майбутньому вчені зможуть створювати ефективніші та дешевші матеріали для виробництва енергії.



<р>Фактично, це дослідження відкриває шлях до більш ефективного використання сонячної енергії — не лише для виробництва електрики, а й для створення палива та хімічних речовин. І хоча до широкого впровадження ще далеко, тепер у науковців є головне — можливість бачити процеси, які раніше залишалися прихованими. Дослідження було <а hrеf="httрs://www.рnаs.оrg/асtіоn/оіdсStаrt?rеdіrесtUrі=%2Fdоі%2F10.1073%2Fрnаs.2527861123" tаrgеt="_blаnk" rеl="nоrеfеrrеr nоореnеr">опубліковано в <еm>Рrосееdіngs оf thе Nаtіоnаl Асаdеmy оf Sсіеnсеs.