p Cientistas da Rice University criaram um eficiente, catalisador de evolução de oxigênio simples de fabricar que combina bem com semicondutores para separação solar de água, a conversão de energia solar em energia química na forma de hidrogênio e oxigênio. p O laboratório de Kenton Whitmire, um professor de química do arroz, juntou-se a pesquisadores da Universidade de Houston e descobriu que o crescimento de uma camada de um catalisador ativo diretamente na superfície de uma matriz de nanorod que absorve luz produziu um material de fotossíntese artificial que poderia dividir a água em todo o potencial teórico do semicondutor de absorção de luz com luz solar.

p Um catalisador de evolução de oxigênio divide a água em hidrogênio e oxigênio. Encontrar uma fonte limpa e renovável de combustível de hidrogênio é o foco de uma extensa pesquisa, mas a tecnologia ainda não foi comercializada.

p A equipe do Rice descobriu uma maneira de combinar três dos metais mais abundantes - ferro, manganês e fósforo - em um precursor que pode ser depositado diretamente em qualquer substrato sem danificá-lo.

p Para demonstrar o material, o laboratório colocou o precursor em seu forno de deposição de vapor químico personalizado (CVD) e o usou para revestir uma série de absorventes de luz, nanobastões semicondutores de dióxido de titânio. O material combinado, chamado de fotoanodo, mostrou excelente estabilidade ao atingir uma densidade de corrente de 10 miliamperes por centímetro quadrado, os pesquisadores relataram.

p Os resultados aparecem em dois novos estudos. O primeiro, na criação dos filmes, aparece em Química:Um Jornal Europeu . O segundo, que detalha a criação de fotoanodos, aparece em ACS Nano .

p Whitmire disse que o catalisador é cultivado a partir de um precursor molecular projetado para produzi-lo após a decomposição, e o processo é escalonável. O laboratório Rice combinou ferro, manganês e fósforo (FeMnP) em uma molécula que se converte em um gás quando o vácuo é aplicado. Quando este gás encontra uma superfície quente via CVD, ele se decompõe para revestir uma superfície com o catalisador FeMnP.

p Os pesquisadores afirmam que seu filme é "o primeiro filme fino de fosforeto heterobimetálico" criado a partir de ferro, manganês e fósforo que começa como um único precursor. Os filmes resultantes contêm matrizes hexagonais estáveis ​​de átomos que, até agora, só tinha sido visto em temperaturas acima de 1, 200 graus Celsius. Os filmes de arroz foram criados a 350 graus C em 30 minutos.

p "Temperaturas acima de 1, 200 C destruir a matriz de semicondutores, "Whitmire disse." Mas esses filmes podem ser feitos em baixas temperaturas, permitindo que eles se revestam uniformemente e interajam com o fotossensor e criem um eletrodo híbrido. "

p Os pesquisadores revestiram os arranjos tridimensionais de nanobastões de dióxido de titânio com o filme de aparência metálica. O material compósito mostrou potencial como semicondutor de alta área de superfície para células fotoeletroquímicas.

p O crescimento do revestimento de metal de transição diretamente nos nanobastões permite o contato máximo entre os dois, Whitmire disse. "Aquele metálico, interface condutiva entre o semicondutor e a superfície catalítica ativa é a chave para a forma como este dispositivo funciona, " ele disse.

p O filme também tem propriedades ferromagnéticas, em que os momentos magnéticos dos átomos se alinham na mesma direção. O filme tem uma temperatura de Curie baixa, a temperatura na qual as propriedades magnéticas de alguns materiais precisam ser induzidas. Isso pode ser útil para refrigeração magnética, disseram os pesquisadores.

p Tendo estabelecido sua técnica, Whitmire disse que agora será muito mais fácil investigar catalisadores híbridos para muitas aplicações, incluindo a produção petroquímica, conversão de energia e refrigeração.

p "Parece que quando chove, derrama, "disse ele." Passamos muito tempo juntando tudo, e agora, de repente, há muitas coisas a fazer. "