Ett nytt instrument vid BESSY II kan användas för att studera molybdensulfid tunna filmer som är av intresse som katalysatorer för solenergiproduktion. En ljuspuls utlöser en fasövergång från den halvledande till den metalliska fasen och förstärker därmed den katalytiska aktiviteten. Kredit:Martin Künsting /HZB
MoS 2 tunna filmer av överlagrade alternerande lager av molybden- och svavelatomer bildar en tvådimensionell halvledande yta. Dock, även en förvånansvärt lågintensiv blått ljuspuls räcker för att förändra ytans egenskaper och göra den metallisk. Detta har nu demonstrerats av ett team på BESSY II.
Det spännande är att MoS 2 skikten i denna metallfas är också särskilt aktiva katalytiskt. De kan sedan anställas, till exempel, som katalysatorer för uppdelning av vatten till väte och syre. Som billiga katalysatorer, de skulle kunna underlätta produktionen av väte – en energibärare vars förbränning inte producerar någon CO 2 , bara vatten.
Fysikern Dr. Nomi Sorgenfrei och hennes team har konstruerat ett nytt instrument vid BESSY II för att exakt mäta förändringarna i prover med hjälp av temporalt upplöst elektronspektroskopi för kemisk analys (trESCA) vid bestrålning av proverna med låg intensitet, ultrakorta ljuspulser. Dessa ljuspulser genereras vid BESSY II med femtosekunds-tidsskärning (femtoslicing) och har därför både låg intensitet och extremt kort varaktighet. Det nya instrumentet, heter SurfaceDynamics@FemtoSpeX, kan också snabbt få meningsfulla mätningar av elektronenergier, ytkemi, och transienta förändringar med användning av dessa lågintensiva ljuspulser.
Analys av empiriska data visade att ljuspulsen leder till en transient ackumulering av laddning vid provets yta, utlöser fasövergången vid ytan från ett halvledande till ett metalliskt tillstånd.
"Detta fenomen bör också förekomma hos andra representanter för denna klass av material, de p-dopade halvledande dikalkogeniderna, så det öppnar upp möjligheter att påverka funktionalitet och katalytisk aktivitet på ett medvetet sätt, " förklarar Sorgenfrei.
