Instrument på BESSY II viser, hvordan lys aktiverer molybdændisulfidlag til at blive katalysatorer

MoS ₂ tynde film af overlejrede vekslende lag af molybdæn- og svovlatomer danner en todimensionel halvledende overflade. Imidlertid, selv en overraskende lav intensitet blåt lysimpuls er nok til at ændre overfladens egenskaber og gøre den metallisk. Dette er nu blevet demonstreret af et team på BESSY II.

Det spændende er, at MoS ₂ lag i denne metalliske fase er også særligt aktive katalytisk. Så kan de blive ansat, for eksempel, som katalysatorer til spaltning af vand til brint og oxygen. Som billige katalysatorer, de kunne lette produktionen af ​​brint - en energibærer, hvis forbrænding ikke producerer CO ₂ , kun vand.

Fysiker Dr. Nomi Sorgenfrei og hendes team har konstrueret et nyt instrument på BESSY II til præcist at måle ændringerne i prøver ved hjælp af tidsmæssigt opløst elektronspektroskopi til kemisk analyse (trESCA), når prøverne bestråles med lav intensitet, ultrakorte lysimpulser. Disse lysimpulser genereres ved BESSY II ved hjælp af femtosecond time-slicing (femtoslicing) og er derfor både lav intensitet og ekstremt kort varighed. Det nye instrument, opkaldt SurfaceDynamics@FemtoSpeX, kan også hurtigt opnå meningsfulde målinger af elektronenergier, overfladekemi, og transiente ændringer ved hjælp af disse lav-intensitets lysimpulser.

Analyse af de empiriske data viste, at lysimpulsen fører til en forbigående akkumulering af ladning ved overfladen af ​​prøven, udløser faseovergangen ved overfladen fra en halvledende til en metallisk tilstand.

"Dette fænomen bør også forekomme hos andre repræsentanter for denne klasse af materialer, de p-dopede halvledende dicalcogenider, så det åbner op for muligheder for at påvirke funktionalitet og katalytisk aktivitet på en bevidst måde, " forklarer Sorgenfrei.