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

Et hold ledet af forskere fra Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) og Freie Universität Berlin (FUB) har for første gang vist i detaljer, hvordan lys aktiverer molybdændisulfidlag til at blive katalysatorer for brintudvikling. Deres undersøgelser på BESSY II har afsløret atomare processer ned til femtosekundområdet. Resultaterne er offentliggjort i Nature Communications.

Molybdændisulfid er et uorganisk materiale, der består af stablede lag af molybdæn- og svovlatomer. Det er et potentielt materiale til anvendelser som solceller og brintproduktion, men forståelsen af ​​de grundlæggende mekanismer for, hvordan lys aktiverer molybdændisulfid er afgørende for videre udvikling.

For at studere disse mekanismer brugte forskerholdet en kombination af tidsopløst fotoemissionsspektroskopi og tæthedsfunktionelle teoriberegninger. Tidsopløst fotoemissionsspektroskopi gjorde det muligt for dem at spore elektronernes bevægelse i materialet, da det blev udsat for lys.

Deres undersøgelser viste, at aktiveringsprocessen involverer et komplekst samspil mellem forskellige elektroniske tilstande og atomare omlejringer, og lys kan inducere en forbigående, katalytisk aktiv fase af molybdændisulfid.

Hovedforfatter Dr. Johannes Biskupek, HZB og FUB, forklarer:"Vores undersøgelse viser vigtigheden af ​​samspillet mellem forskellige elektroniske tilstande og atomare omlejringer i lysinduceret katalyse. Vi mener, at vores arbejde giver vigtig indsigt i udviklingen af ​​nye og mere effektive katalysatorer til forskellige anvendelser, herunder brintproduktion."

Arbejdet fremhæver potentialet af tidsopløst fotoemissionsspektroskopi kombineret med tæthedsfunktionsteoretiske beregninger for at studere mekanismerne i atomskala af lysaktiverede katalysatorer.