Des matériaux Janus en 2D pourraient permettre de récolter de l'hydrogène en abondance
Un nouveau groupe de matériaux 2D asymétriques peut facilement catalyser la séparation de l'eau en hydrogène et en oxygène.
Plusieurs études ont prédit que la réaction de séparation de l'eau pourrait être catalysée par certains groupes de matériaux 2D - chacun ne mesurant que quelques atomes d'épaisseur. Un groupe particulièrement prometteur est celui des matériaux 2D Janus, dont les deux faces présentent chacune une composition moléculaire différente. Grâce à de nouveaux calculs détaillés dans EPJ B, Junfeng Ren et ses collègues de l'Université normale de Shandong, en Chine, présentent un nouveau groupe de quatre matériaux Janus 2D, qui pourraient être particulièrement bien adaptés à cette tâche.
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Comme l'hydrogène libère une grande quantité d'énergie lorsqu'il est brûlé, avec pour seul sous-produit de l'eau, il est aujourd'hui largement considéré comme une excellente alternative aux combustibles fossiles. La division des molécules d'eau implique une "réaction d'oxydoréduction", dans laquelle les électrons et les trous participent à des réactions de réduction et d'oxydation. Comme ils sont d'excellents semi-conducteurs, les matériaux Janus 2D sont particulièrement bien adaptés pour catalyser cette réaction. Lorsqu'un électron situé dans la "bande de valence" isolante d'un semi-conducteur absorbe un photon, il est excité vers la "bande de conduction" du matériau, laissant derrière lui un trou chargé positivement. À leur tour, ces matériaux sont à la fois source et accepteur d'électrons, ce qui permet aux réactions d'oxydoréduction de se produire plus facilement.
Dans son étude théorique, l'équipe de Ren a examiné un groupe de quatre de ces matériaux, dont une surface est composée de sélénium ou de tellure, et l'autre de brome ou d'iode, les deux côtés étant recouverts d'une couche intermédiaire d'astate. Dans ces semi-conducteurs, les énergies de leurs bandes de valence et de conduction étaient suffisamment éloignées pour empêcher les électrons et les trous de se recombiner facilement : ils pouvaient ainsi combiner les électrons et les trous pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène. Les quatre matériaux présentant une excellente stabilité et une bonne absorption de la lumière, les chercheurs pensent qu'ils pourraient être des candidats très prometteurs pour catalyser la réaction de séparation de l'eau. Si ces résultats peuvent être reproduits dans des expériences, l'équipe de Ren espère que les quatre matériaux pourraient devenir un élément clé de l'effort mondial visant à éliminer nos émissions de carbone dans les prochaines décennies.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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