Международный коллектив, в который вошли исследователи Сколковского института науки и технологий, изучил кристаллическую структуру и оптические свойства нового класса двумерных соединений. В дальнейшем их можно будет использовать в качестве эффективных светочувствительных фотокатализаторов для химических реакций и преобразования энергии. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Одно из возможных применений фотокатализаторов — «расщепление воды», которое позволяет заменить традиционное ископаемое топливо на более экологически безопасный водород. Однако для реализации такого перехода в крупных масштабах необходимо создать более совершенные катализаторы, способные эффективно использовать энергию солнечного света. Ученые из Центра энергетических технологий и ЦКП «Визуализация высокого разрешения» Сколтеха совместно с коллегами из Японии, Германии, США и Китая исследовали слоистые оксихлориды типа Bi2MO4Cl (где «M» — иттрий, лантан или висмут).
«Исследователи Сколтеха проанализировали локальные структурные особенности соединения Bi2MO4Cl, обеспечивающие его высокую фотокаталитическую активность. Анализ проводился с помощью оборудования просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, установленного в нашем ЦКП», — рассказывает соавтор работы Мария Кирсанова.
Для визуализации кристаллической решетки использовались методы сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, в том числе просвечивающий электронный микроскоп Titan Themis Z, расположенный в ЦКП «Визуализация высокого разрешения».
Кроме того, ученые смогли получить из одномерного материала двумерный, встроив слой оксида MO2 в слой традиционного материала Bi2O2. Исследователи предполагают, что можно создать и трехмерный материал, увеличив толщину слоя. Вероятно, такой подход позволит улучшить не только фотокаталитические свойства, но и другие интересные характеристики соединений этого класса, например возможность спонтанной поляризации — изменения электрической поляризации под воздействием внешнего магнитного поля.
