ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

نانوساختار هیبریدی برای تولید هیدروژن از آب

یک تیم تحقیقات بین‌المللی موفق به تولید نقاط کوانتومی با ساختار هسته‌ای-پوسته‌ای شده‌است که از آن می‌توان برای تولید هیدروژن از آب استفاده کرد.

محققان دانشگاه زوریخ موفق به توسعه‌ی نانوذراتی شدند که می‌تواند به تولید هیدروژن کمک کند. این نانوذرات با استفاده از ترکیب سولفید روی (ZnS) روی سطح نقاط کوانتومی مبتنی بر ایندیم ساخته شده‌اند. این نقاط کوانتومی می‌توانند با استفاده از نور خورشید، آب را شکافته و سوخت هیدروژنی که یک منبع تجدیدپذیر است، تولید کنند. این گروه تحقیقاتی ماده‌ای جدید به‌عنوان فتوکاتالیست برای تولید زیست‌سازگار انرژی ارائه کرده‌اند.

نقاط کوانتومی ترکیبات نیمه‌هادی هستند که ابعادی در حد چند نانومتر دارند. این مواد رفتاری شبیه به مولکول یا اتم داشته و می‌توان اندازه، شکل و تعداد الکترون‌ها را در آن‌ها به‌صورت ساختارمند تنظیم کرد. این بدان معناست که ویژگی‌های نوری و الکتریکی این نقاط را می‌توان برای استفاده در حوزه‌های مختلف تنظیم و از آن‌ها به‌عنوان فتوکاتالیست یا در بخش تصویربرداری استفاده کرد.

یکی از کاربردهای این نقاط کوانتومی، تولید هیدروژن از آب است که برای این کار از نور خورشید استفاده می‌شود. هیدروژن یک منبع پاک انرژی است که می‌تواند همانند متانول یا گازوئیل به‌کار رود. یکی از رایج‌ترین نقاط کوانتومی برای استفاده در حوزه‌ی انرژی، نقاط کوانتومی کادمیمی است که استفاده از آن‌ها به دلیل سمی بودن ممنوع است.

تیم تحقیقاتی گرتا پاتزک از دانشگاه زوریخ با همکاری محققانی از آکادمی علوم چین و دانشگاه سوث‌وست پترولیوم نقاط کوانتومی جدیدی ارائه کردند که فاقد مواد سمی بوده و می‌توان از آن‌ها به‌عنوان فتوکاتالیست استفاده کرد.

این ذرات سه نانومتری دارای هسته‌ای از جنس فسفید ایندیم هستند که روی آن لایه‌ای نازک از جنس سولفید روی و لینگدهای سولفیدی قرار دارد. در مقایسه با نقاط کوانتومی کادمیمی، این نقاط برای محیط‌زیست ایمن هستند. این نقاط در آب قابل حل بوده و زیست‌سازگار نیز هستند. این ویژگی‌های موجب شده که بتوان از این فناوری برای تولید زیست‌حسگرهایی با سمیت کم استفاده کرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Efficient photocatalytic hydrogen evolution with ligand engineered all-inorganic InP and InP/ZnS colloidal quantum dots,  در نشریه‌ی Nature Communications به چاپ رسیده‌است.