ساخت نانومولد هیدروژن با استفاده از نانوژل

پژوهشگران دانشگاه توکیو موفق شدند نانومولد‌ تولید کننده هیدروژن بسازند. آنها برای این کار از نانوژل استفاده کردند به این شکل که نانوذرات پلاتین را در فرآیند تولید درون نانوژل قرار دادند. در نهایت نانوژلی ایجاد شد که می‌توانست هیدروژن تولید کند.

پژوهشگران دانشگاه توکیو موفق شدند
نانومولد‌ تولید کننده هیدروژن بسازند. آنها برای این کار از نانوژل
استفاده کردند به این شکل که نانوذرات پلاتین را در فرآیند تولید درون
نانوژل قرار دادند که در نهایت نانوژلی ایجاد شد که می‌توانست هیدروژن
تولید کند.

خواص فیزیکی ویژه‌ هیدروژل‌ها که نشات گرفته از حالت‌های غیر معمول آن است
– ترکیبی از خواص مایع و جامد- موجب شده تا هیدروژل‌ها به‌عنوان ماده‌ای
ایده‌آل برای کاربردهای مختلف در نظر گرفته شوند. هیدروژل‌هایی که از ذرات
کلوئیدی نانومقیاس ساخته شده‌اند به نانوژل معروف هستند. این مواد دارای
مزایایی از جمله شفاف بودن، نرخ نفوذ بالا، مساحت سطحی بالا و پایداری
هستند. محققان ژاپن قصد دارند تا از این نانوژل‌ها به‌عنوان مولد در
فتوسنتز مصنوعی استفاده کنند. در این سیستم به‌دلیل تابش نور مرئی به سلول،
گاز هیدروژن از آب به‌دست می‌آید. با این روش می‌توان گاز هیدروژن را با
کارایی بالاتر نسبت به روش های دیگر تولید کرد.

آنها برای تولید این نانومولد هیدروژن، از نانوژل به‌عنوان حساس کننده و از
نانوذرات به‌عنوان کاتالیست استفاده کردند. این نانوژل‌ها در مدارات عبوری
الکترونیکی تحریک شده با نور به‌کار می‌رود تا رویای سیستم‌ تبدیل انرژی
نوری هوشمند را تحقق بخشد.

به اعتقاد اوکیوشی، از دانشگاه توکیو،
میکروژل‌ها اندازه‌ای بزرگتر از طول موج نور مرئی دارند اما نانوژل‌های
عامل دار به‌دلیل داشتن ابعادی کوچکتر از طول موج نور مرئی، می‌توانند به‌عنوان
راهنمای طول موج نور در بلورهای فتونیک استفاده شوند.

بلورهای فتونیک که از نانوژل ساخته شده‌اند به‌دلیل اثر محدود کنندگی نور
می‌توانند جذب فوتون را افزایش دهند. در این پروژه محققان با استفاده از
حساس کننده و کاتالیست، نانومولدی هیدروژنی تحریک‌شده نوری ساختند. آنها
نشان دادند که چنین شبکه پلیمری می‌تواند عبور الکترونیکی تحریک شده با نور
را برای تولید گاز هیدروژن افزایش دهد.

برای ساخت این نانومولد، این گروه تحقیقاتی نانوژل‌های دارای بار مثبت را
به‌عنوان حساس کننده و نانوذرات پلاتین دارای بار منفی را که بوسیله
سورفاکتانت آنیونی محافظت می‌شود به‌عنوان کاتالیست تهیه کردند. در طول
فرآیند تورم نانوژل، نانوذرات پلاتین به درون ساختار ژل نفوذ می‌کند. با
افزایش دما، در حالی که باید مراقب بود تا تجمع یا ویرانی در ساختار ژل
اتفاق نیافتد، شبکه چروکیده شده و نانوذرات درون نانوژل قرار می‌گیرند.

برهمکنش الکترواستاتیک میان ذرات دارای بار مثبت و منفی برای تولید
نانومولد بسیار موثر است. محققان دریافتند که با افزایش ارتباط دهنده‌ها
درون نانوژل، مقدار پتانسیل زتا افزایش می‌یابد. بنابراین می‌توان با تغییر
ارتباط دهنده درون ژل، میزان بار ژل را تغییر داد.