روشی جدید برای تولید نانوذرات نیمه‌رسانا در آب

روشی جدید برای تولید نانوذرات نیمه‌رسانا در آب

تبدیل آب به هیدروژن یکی از واکنش‌های بنیادی است که انرژی آن توسط نور فراهم می‌شود، اما فقدان کاتالیزورهای نوری مناسب، تجاری‌سازی این فرایند را متوقف کرده است.

به گزارش پایگاه فراخوانهای علمی پژوهشی کشور (callforpapers.ir) انتظار می‌رود نانوذرات نیمه‌رسانای آرایش‌شده با پلاتین بتوانند این شکاف را پر کنند؛ با این حال تولید این ذرات ریز نیازمند استفاده از رسوب‌دهی فلز در دمای بالا و یا استفاده از نور ماورای بنفش درون حلال آلی است.

اگر فرایند سنتز در آب انجام شود، ذرات در حین ترسیب فلز توده‌ای شده و ذرات بزرگ‌تری را ایجاد می‌کنند. حال به لطف تحقیقی که در موسسه تحقیق و مهندسی مواد A*STAR در سنگاپور انجام شده است، می‌توان از این توده‌ای شدن ناخواسته جلوگیری کرد.

این گروه تحقیقاتی که رهبری آن را «یینتای چان» بر عهده داشته است، از یک پوسته نازک آبدوست از جنس سیلیکا برای کپسوله کردن نانوذرات نیمه‌رسانا بهره برده‌اند. بنابر گفته «چان»، این کپسوله کردن تفاوت اصلی روش این گروه با روش‌های قبلی مبتنی بر آب است. در این سامانه جدید، مولکول‌های آلی آبگریز که روی سطح نانوذرات سنتز شده پیوند یافته‌اند، با ترکیبات آبدوست یا لیگاندها جایگزین شده و بدین ترتیب نانوذرات قابلیت پخش شدن در آب را پیدا می‌کنند.

«چان» می‌گوید: به‌ طور قطع راهبرد ما قوی‌تر از راهبردهای دیگر عاری از ذرات توده‌ای است که در آنها تغییر محیط حلال می‌تواند به‌ راحتی منجر به جدا شدن لیگاندها شود.

«چان» و گروهش برای تولید نانوساختارهای فلزی-نیمه‌رسانا، ابتدا ذرات بسیار ریز چهارشاخه‌ای حاوی کادمیوم را درون آب و با استفاده از یک فرایند امولسیونی مبتنی بر مواد فعال سطحی با سیلیکا پوشاندند. ساختارهای حاصل که به‌ راحتی درون محیط آبی پخش شده و پایدار می‌مانند، دارای چندین لایه (پوسته) سخت از جنس سیلیکا بودند که یک هسته نرم و متخلخل را پوشش می‌دادند.

سپس این محققان با استفاده از یک روش حکاکی با اسید، هسته داخلی این ساختار را حذف کرده و یک پوسته سخت توخالی به شکل چهارشاخه (تتراپاد) ایجاد کردند. احیای یک پیش‌ماده پلاتینی همراه با نفوذ این پیش‌ماده درون پوسته متخلخل منجر به ایجاد ذرات فلزی روی بازوهای این ساختار چهارشاخه‌ای شد.

همچنین «چان» و گروهش دریافتند که فرایند کپسوله کردن امکان انجام واکنش‌های مبادله کاتیونی را به شکلی بی‌سابقه فراهم کرده و یون‌های کادمیوم می‌توانند با یون‌های نقره یا پالادیوم جایگزین شوند.

این محققان در حال حاضر مشغول بررسی فعالیت کاتالیزوری ساختار جدید خود هستند.

جزئیات این کار در «Journal of the American Chemical Society» منتشر شده است.

 

 

 

 

 

 

اشتراک گذاری نوشته در:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

پنج × 2 =