I journalen Naturkommunikation , ett tvärvetenskapligt team från Max Planck Institute of Colloids and Interfaces presenterar för första gången en laserdriven teknik som gör att de kan skapa nanopartiklar som koppar, kobolt och nickeloxider. Vid vanlig utskriftshastighet, fotoelektroder produceras på detta sätt, till exempel, för ett brett spektrum av tillämpningar, t.ex. generering av grönt väte.

Tidigare metoder producerar sådana nanomaterial endast med hög energiinmatning i klassiska reaktionskärl och på många timmar. Med laserdriven teknik som utvecklats vid institutet, forskarna kan avsätta små mängder material på en yta och samtidigt utföra kemisk syntes på mycket kort tid med höga temperaturer från lasern. "När jag upptäckte nanokristaller under elektronmikroskopet, Jag visste att jag var på något stort, "säger Junfang Zhang, första författare till studien och doktorandforskare. Upptäckten blev till en ny och miljövänlig metod för syntetisering av material som kan, bland annat, effektivt omvandla solenergi till el.

Utan omvägar med solljus till väte:"Numera produceras det mesta av grönt väte från vatten med hjälp av el som genereras av solpaneler och lagras i batterier. Genom att använda fotoelektroder kan vi använda solsken direkt, "säger Dr Aleksandr Savateev.

Den nyutvecklade principen fungerar med så kallade övergångsmetalloxider, främst koppar, kobolt och nickeloxider, som alla är bra katalysatorer. Det speciella med dessa oxider är mångfalden av deras kristallformer (nanokristaller som nanoroder eller nanostjärnor), som påverkar deras ytenergi. Varje struktur kan ha olika effekt på katalytiska reaktioner. Därför, det är viktigt att dessa nanostrukturer kan göras riktade - eller till och med utan inriktning, men repeterbar. Den utvecklade tekniken kan också användas för att snabbt och effektivt hitta nya katalysatorer. "Laser prick för laser prick, vi kan skapa olika katalysatorer sida vid sida genom att helt enkelt variera sammansättningen och förhållandena, och sedan testa dem parallellt direkt, säger doktor Felix Löffler och tillägger, "Men nu måste vi arbeta med att göra katalysatorsystemen mer ihärdiga i alla tillämpningar."

Metoden

I likhet med principen för en skrivmaskin, material överförs från en donator till en acceptorbärare. På den förra står 'bläcket, "en fast polymer, som blandas med metallsalter, den senare består av en tunn kolnitridfilm på en ledande elektrod. Riktad laserbestrålning överför salterna till acceptorn tillsammans med den smälta polymeren. De korta höga temperaturerna får salterna att reagera inom millisekunder och de omvandlas till metalloxid -nanopartiklar med önskad morfologi.