Rutgers Üniversitesi-New Brunswick araştırmacılarının geliştirdiği yeni yöntem ile yarı iletken ile kaplanmış yıldız şeklindeki altın nanopartiküller, diğer yöntemlere göre dört kat daha fazla sudan hidrojen üretebilir. Bu yöntem yenilenebilir enerji kullanımını artırarak iklim değişikliğiyle mücadele edebilecek güneş enerjisinin ve diğer gelişmelerin daha iyi depolanmasının önünü açabilir.
Mühendislik Fakültesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde doçent Laura Fabris, “Standart uygulama olan ultraviyole ışık kullanmak yerine, elektronları altın nanopartiküllerde uyarmak için kızılötesi ışığın enerjisini kullandık,” diyor.
Çalışma, Kimya ve Biyokimya Mühendisliği Bölümünde yardımcı doçent olan Fuat Çelik liderliğinde başladı. Çelik “Metaldeki heyecanlı elektronlar, reaksiyonu katalize eden yarı iletkene daha verimli bir şekilde aktarılabilir.” Dedi.
Araştırma Chem Dergisi’nde yayınlandı. Araştırmacılar, daha hızlı ya da daha ucuz reaksiyonlar yapmak için güneş ışığından yararlanma anlamına gelen fotokatalizme odaklandı.
Ultraviyole ışıkla aydınlatılan titanyum dioksit çoğu zaman bir katalizör olarak kullanılır. Ancak ultraviyole ışığı kullanmak verimsizdir.
Altın Nanopartikülleri
Araştırmada, Rutgers araştırmacıları, altın nanopartiküllerin daha çabuk emilmesini sağlayan ve kızılötesi ışığın, hafif emilimin bir sonucu olarak ortaya çıkan elektronların bir kısmını titanyum dioksit gibi yakındaki malzemelere aktaran görünür ve kızılötesi ışıklara tuttular.
Mühendisler, altın nanopartikülleri titanyum dioksit ile kapladılar ve malzemeyi UV, görünür ve kızıl ötesi ışığa maruz bıraktılar. Elektronların altından malzemeye nasıl sıçradıklarını incelediler.
Araştırmacılar, reaksiyonları tetikleyen elektronların, önceki çalışmalara göre dört kat daha verimli bir şekilde sudan hidrojen ürettiğini buldular. Hidrojen güneş enerjisini depolamak için kullanılabilir ve daha sonra güneş parlamadığında enerji için kullanılabilir.
Fabris, “Olağanüstü sonuçlarımız hiç bu kadar net değildi.” Dedi. “Bu altın parçacıkları kristal titanyumla kaplamak için çok düşük sıcaklık sentezini de kullanabildik. Hem malzeme perspektifi hem de kataliz perspektifinden bence bu çalışma çok heyecan vericiydi. “
“Bu bizim ilk girişimimizdi.” diye ekledi. “Ancak malzemeyi ve nasıl çalıştığını anladıktan sonra, yarı iletkenler, güneş veyakimya endüstrileri gibi farklı alanlardaki uygulamalar için malzemeler tasarlayabilir veya karbondioksiti olabildiğimiz bir şeye dönüştürebiliriz. Gelecekte, güneş ışığından yararlanma yollarını büyük ölçüde genişletebiliriz. “
