Onderzoekers van de Universiteit van Zürich hebben een soort nanodeeltje ontwikkeld door zinksulfide toe te voegen aan het oppervlak van op indium gebaseerde kwantumstippen. Deze kwantumstippen produceren schone waterstofbrandstof uit water en zonlicht - een duurzame energiebron. Ze introduceren nieuwe milieuvriendelijke en krachtige materialen voor fotokatalyse op zonne-energie.

Quantum dots zijn echte alleskunners. Deze materiële structuren, die slechts enkele nanometers groot zijn, een soortgelijk gedrag vertonen als moleculen of atomen, en hun vorm, grootte en aantal elektronen kunnen systematisch worden gemoduleerd. Dit betekent dat hun elektrische en optische eigenschappen kunnen worden aangepast voor een aantal doelgebieden, zoals nieuwe weergavetechnologieën, biomedische toepassingen, evenals fotovoltaïsche en fotokatalyse.

Brandstofproductie met behulp van zonlicht en water

Een andere lopende lijn van toepassingsgericht onderzoek is gericht op het direct opwekken van waterstof uit water en zonlicht. Waterstof, een schone en efficiënte energiebron, kan worden omgezet in vormen van brandstof die op grote schaal worden gebruikt, inclusief methanol en benzine. De meest veelbelovende soorten kwantumdots die eerder in energieonderzoek werden gebruikt, bevatten cadmium, die vanwege de toxiciteit van veel producten is verboden. Het team van professor Greta Patzke van de Universiteit van Zürich en wetenschappers van de Southwest Petroleum University in Chengdu en de Chinese Academie van Wetenschappen hebben nu een nieuw type nanomateriaal ontwikkeld voor fotokatalyse zonder toxische componenten.

De deeltjes van drie nanometer bestaan ​​uit een kern van indiumfosfide met een zeer dunne omringende laag zinksulfide en sulfideliganden. "Vergeleken met de kwantumstippen die cadmium bevatten, de nieuwe composieten zijn niet alleen milieuvriendelijk, maar ook zeer efficiënt als het gaat om de productie van waterstof uit licht en water, " legt Greta Patzke uit. Sulfideliganden op het oppervlak van de kwantumdot bleken de cruciale stappen te vergemakkelijken die betrokken zijn bij door licht aangedreven chemische reacties, namelijk de efficiënte scheiding van ladingsdragers en hun snelle overdracht naar het oppervlak van nanodeeltjes.

Groot potentieel voor milieuvriendelijke toepassingen

De nieuw ontwikkelde cadmiumvrije nanomaterialen hebben het potentieel om te dienen als een milieuvriendelijker alternatief voor een verscheidenheid aan commerciële gebieden. "De in water oplosbare en biocompatibele op indium gebaseerde kwantumdots kunnen in de toekomst ook worden getest in termen van biomassaconversie naar waterstof. Of ze kunnen worden ontwikkeld tot laag-toxische biosensoren of niet-lineaire optische materialen, bijvoorbeeld, ' zegt Greta Patzke.