Ученые из Уфимского университета науки и технологий и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники обнаружили 67 новых соединений с участием галогенов (хлора, брома, фтора и йода), которые можно использовать для расщепления воды на водород и кислород под действием солнечного света. Результаты исследования опубликованы в журнале 2D Materials.
Галогениды представляют собой соединения галогенов — фтора, хлора, брома и йода — с атомами сторонних веществ, в том числе металлов. Подклассом этих соединений являются двумерные галогениды, которые благодаря своим размерам и большой поверхности обладают высокой прочностью и уникальными оптоэлектронными характеристиками, позволяющими использовать их в производстве транзисторов и солнечных элементов.
Источником данных о соединениях двумерных галогенидов может стать информационная база, созданная учеными из Уфимского университета науки и технологий (Уфа) и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Квантово-механическое моделирование, использовавшееся при ее подготовке, позволило охарактеризовать взаимодействия между атомами в каждом веществе и определить физические свойства соединений. Собранная база была размещена в открытом доступе; с ней могут работать не только ученые из разных стран, но и искусственный интеллект, который сможет по искомым физическим свойствам подобрать необходимую структуру материала.
Участники проекта также выяснили, что некоторые соединения двумерных галогенидов способны расщеплять воду на кислород и водород под воздействием солнечного света. Речь, в частности, идет о соединениях цинка, хлора и йода, а также цинка, брома и йода, которые могут превращать солнечную энергию в водород с эффективностью в 22%: то есть 100 Ватт солнечной энергии будет достаточно для получения H2 энергетической емкостью 22 Ватта. Такой показатель находится в диапазоне эффективности большинства электролизных установок, который составляет от 10% до 30%.
«В дальнейшем мы планируем оценить возможность использования этих галогенидов в других прикладных областях. Например, из них возможно создать эффективные рабочие слои для тандемных солнечных элементов. За счет высокой светочувствительности соединений такие слои будут предотвращать утечку заряда, то есть повысят эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию», — цитирует Российский научный фонд одного из авторов исследования, кандидата физико-математических наук Андрея Кистанова.
