Hematen dołącza do grona nowych materiałów 2D

Fot. Pixabay, CC0

Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Rice University stworzył kolejny dwuwymiarowy materiał, który może zmienić sposób generowania energii słonecznej. Pulickel Ajayan i jego koledzy wyekstraktowali hematen o grubości 3 atomów z powszechnej rudy żelaza.

Hematen może stać się skutecznym fotokatalizatorem, szczególnie do rozszczepiania wody na wodór i tlen, a także może służyć jako ultracienki materiał magnetyczny do urządzeń opartych na spintronice - stwierdzili naukowcy. Nie jest to pierwszy zsyntetyzowany taki materiał, ale technika jego tworzenia jest na pewno prostsza, a jego struktura przyjazna dla środowiska.

Hematen został uzyskany z naturalnie występującego hematytu za pomocą połączenia sonikacji, wirowania i filtracji wspomaganej próżniowo. O hematycie wiadomo, że hematyt ma właściwości fotokatalityczne, ale zdaniem naukowców nie są one wystarczająco dobre, aby były użyteczne.

"Aby materiał mógł być wydajnym fotokatalizatorem, powinien absorbować widoczną część światła słonecznego, generować ładunki elektryczne i przenosić je na powierzchnię materiału" - powiedział Oomman Varghese, współautor i profesor nadzwyczajny fizyki na Uniwersytecie w Houston. "Hematyt absorbuje światło słoneczne od ultrafioletu do obszaru żółto-pomarańczowego, ale ładunki są bardzo krótkotrwałe, w wyniku czego wymierają, zanim dotrą do powierzchni" - powiedział.

Fotokataliza hematenu jest bardziej wydajna, ponieważ fotony generują ładunki ujemne i dodatnie w obrębie kilku atomów powierzchni - stwierdzili naukowcy. Łącząc nowy materiał z macierzami nanorurek z dwutlenku tytanu, naukowcy odkryli, że może dojść do absorpcji światła widzialnego.

Odkryto także, że właściwości magnetyczne hematenu i hematytu różnią się. Podczas gdy pierwszy jest antyferromagnetyczny, drugi jest ferromagnetyczny, jak zwykły magnes. Co więcej, w przeciwieństwie do większości materiałów 2D, hematen nie zawiera słabych oddziaływań van der Waalsa, co oznacza, że występują w nim trójwymiarowe sieci wiążące. A to już samo w sobie czyni go wyjątkowym.

(KB)