Miljøvenlige nanopartikler til kunstig fotosyntese

Forskere ved universitetet i Zürich har udviklet en type nanopartikel ved at tilføje zinksulfid til overfladen af ​​indium-baserede kvanteprikker. Disse kvanteprikker producerer rent brintbrændstof fra vand og sollys - en bæredygtig energikilde. De introducerer nye miljøvenlige og kraftfulde materialer til solfotokatalyse.

Kvanteprikker er ægte allroundere. Disse materielle strukturer, som kun er nogle få nanometer store, udvise lignende adfærd som molekyler eller atomer, og deres form, størrelse og antal af elektroner kan moduleres systematisk. Det betyder, at deres elektriske og optiske egenskaber kan tilpasses til en række målområder, såsom nye displayteknologier, biomedicinske anvendelser samt fotovoltaik og fotokatalyse.

Brændstofproduktion ved hjælp af sollys og vand

En anden aktuel linje af anvendelsesorienteret forskning sigter mod at generere brint direkte fra vand og sollys. Brint, en ren og effektiv energikilde, kan omdannes til former for brændstof, der bruges meget, herunder methanol og benzin. De mest lovende typer kvanteprikker, der tidligere blev brugt i energiforskning, indeholder cadmium, som er blevet forbudt i mange produkter på grund af dets giftighed. Holdet af professor Greta Patzke fra University of Zürich og forskere fra Southwest Petroleum University i Chengdu og det kinesiske videnskabsakademi har nu udviklet en ny type nanomateriale til fotokatalyse uden giftige komponenter.

De tre nanometer partikler består af en kerne af indiumphosphid med et meget tyndt omgivende lag af zinksulfid og sulfidligander. "Sammenlignet med kvanteprikkerne, der indeholder cadmium, de nye kompositter er ikke kun miljøvenlige, men også yderst effektiv, når det kommer til at producere brint fra lys og vand, " forklarer Greta Patzke. Sulfidligander på kvantepunktoverfladen viste sig at lette de afgørende trin involveret i lysdrevne kemiske reaktioner, nemlig den effektive adskillelse af ladningsbærere og deres hurtige overførsel til nanopartikeloverfladen.

Stort potentiale for miljøvenlige applikationer

De nyudviklede cadmium-fri nanomaterialer har potentialet til at tjene som et mere miljøvenligt alternativ til en række kommercielle områder. "De vandopløselige og biokompatible indiumbaserede kvanteprikker kan i fremtiden også testes med hensyn til biomasseomdannelse til brint. Eller de kan udvikles til lavtoksiske biosensorer eller ikke-lineære optiske materialer, for eksempel, " siger Greta Patzke.