Skoltech-onderzoekers hielpen hun collega's uit Japan, Duitsland, de Verenigde Staten, en China bestuderen de kristalstructuur en optische eigenschappen van een nieuwe klasse van tweedimensionale verbindingen, die kunnen worden gebruikt als effectieve op zichtbaar licht reagerende fotokatalysatoren voor energie- en chemische omzetting. Ze gebruikten de Advanced Imaging Core Facility-apparatuur voor beeldvorming en structurele analyse. De krant is gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Een mogelijk gebruik van fotokatalysatoren, zogenaamde 'watersplitsing, ' kan helpen om klimaatverwarmende fossiele brandstoffen te vervangen door milieuvriendelijkere waterstof. Om dit proces op grote schaal te laten werken, ingenieurs hebben beter ontworpen katalysatoren nodig die het zonnespectrum effectief kunnen gebruiken.

Skoltech-hoogleraar en directeur van het Center for Energy Science and Technology Artem Abakumov en onderzoekswetenschapper van de Advanced Imaging Core Facility Maria Kirsanova maakten deel uit van een internationale samenwerking die gelaagde oxychloriden van het type Bi ₂ MA ₄ kl, waarbij M kan staan ​​voor yttrium (Y), lanthaan (La), of bismut (Bi).

"Op basis van AICF-faciliteiten, het Skoltech-team voerde transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie beeldvorming en analyse uit van lokale structurele kenmerken die verantwoordelijk zijn voor de hoge fotokatalytische activiteit van Bi ₂ MA ₄ Cl verbindingen, " legde Kirsanova uit.

Skoltech Advanced Imaging Core Facility beschikt over de meest geavanceerde apparatuur voor het uitvoeren van onderzoek met behulp van elektronenmicroscopie, zowel scannen als verzenden, inclusief de transmissie-elektronenmicroscoop Titan Themis Z.

"De mogelijkheden van de transmissie-elektronenmicroscoop Titan Themis Z maken het mogelijk om verschillende materialen te onderzoeken, inclusief fotokatalysatoren, bijvoorbeeld, je kunt het kristalrooster van een materiaal en de defecten in het kristalrooster visualiseren met behulp van scanning transmissie-elektronenmicroscopietechniek. De taak om een ​​kristalrooster te visualiseren is niet de meest triviale, dus het belangrijkste voor ons is de beschikbaarheid van medewerkers met de nodige kwalificaties en met een uitgebreide achtergrond, die nodig is voor de interpretatie van experimentele resultaten. In dit verband, we besteden veel aandacht aan het verbeteren van de kwalificaties van onze medewerkers, aangezien de vooruitgang niet stilstaat en elk jaar nieuwe technieken op het gebied van elektronenmicroscopie verschijnen, " Yaroslava Shakhova, hoofd van de AICF, uitgelegd.

Door een MO . in te voeren ₂ laag in de conventionele Bi ₂ O ₂ laag, de onderzoekers hebben het aantal dimensies van dit materiaal effectief verhoogd van één naar twee; ze veronderstellen dat het interessant kan zijn om verder te gaan, van 2D naar 3D, door het fluorietblok van de verbinding te verdikken. Dit kan zowel de fotokatalytische eigenschappen als andere opmerkelijke eigenschappen die in deze klasse van verbindingen worden waargenomen verbeteren, zoals ferro-elektriciteit (spontane elektrische polarisatie die kan worden omgekeerd met een extern magnetisch veld).