Skoltech-forskare hjälpte sina kollegor från Japan, Tyskland, Förenta staterna, och Kina studerar kristallstrukturen och optiska egenskaper hos en ny klass av tvådimensionell förening, som kan användas som effektiva fotokatalysatorer som svarar på synligt ljus för energi och kemisk omvandling. De använde Advanced Imaging Core Facility-utrustningen för avbildning och strukturanalys. Tidningen publicerades i Journal of the American Chemical Society .

En potentiell användning av fotokatalysatorer, så kallad "vattenklyvning, ' kan hjälpa till att ersätta klimatvärmande fossila bränslen med mer miljövänligt väte. För att denna process ska fungera i stor skala, ingenjörer behöver bättre designade katalysatorer som kan utnyttja solspektrumet effektivt.

Skoltech professor och chef för Centrum för energivetenskap och teknologi Artem Abakumov och forskare vid Advanced Imaging Core Facility Maria Kirsanova ingick i ett internationellt samarbete som studerade skiktade oxiklorider av typen Bi ₂ MO ₄ Cl, där M kan stå för yttrium (Y), lantan (La), eller vismut (Bi).

"Baserat på AICF-anläggningar, Skoltech-teamet utförde högupplöst transmissionselektronmikroskopi och analys av lokala strukturella egenskaper som är ansvariga för hög fotokatalytisk aktivitet av Bi ₂ MO ₄ Cl-föreningar, " förklarade Kirsanova.

Skoltech Advanced Imaging Core Facility har den mest avancerade utrustningen för att bedriva forskning med hjälp av elektronmikroskopi, både skanning och överföring, inklusive transmissionselektronmikroskopet Titan Themis Z.

"Förmågan hos transmissionselektronmikroskopet Titan Themis Z gör det möjligt att undersöka olika material, inklusive fotokatalysatorer, till exempel, du kan visualisera kristallgittret i ett material och defekterna i kristallgittret med hjälp av scanningstransmissionselektronmikroskopi. Uppgiften att visualisera ett kristallgitter är inte den mest triviala, så det viktigaste för oss är tillgången på medarbetare med nödvändiga kvalifikationer och med en omfattande bakgrund, som är nödvändig för tolkningen av experimentella resultat. I detta avseende vi lägger stor vikt vid att förbättra våra anställdas kvalifikationer, eftersom framstegen inte står stilla och nya tekniker inom elektronmikroskopi dyker upp varje år, "Jaroslava Shakhova, chef för AICF, förklarade.

Genom att infoga en MO ₂ skiktet i den konventionella Bi ₂ O ₂ lager, forskarna ökade effektivt antalet dimensioner av detta material från en till två; de antar att det kan vara intressant att gå längre, från 2-D till 3-D, genom att förtjocka fluoritblocket i föreningen. Detta kan förbättra både de fotokatalytiska egenskaperna och andra anmärkningsvärda egenskaper som observeras i denna klass av föreningar, såsom ferroelektricitet (spontan elektrisk polarisation som kan vändas med ett externt magnetfält).