Nanocrystals semikonduktor membantu menghasilkan bahan bakar hidrogen

Fotosintesis
Fotosintesis adalah proses mengubah radiasi matahari menjadi energi hijau untuk menghasilkan gula, yang respirasi sel diubah menjadi ATP oleh tanaman, bakteri dan beberapa protistan hijau menggunakan pigmen klorofil hijau menggunakan air dan melepaskan oksigen.
Fotosintesis buatan
Sistem fotosintesis buatan yang memanfaatkan molekul penyerap cahaya atau kromofor, biasanya terbuat dari pewarna organik, untuk memotret air secara kimiawi menjadi hidrogen dan oksigen melalui setengah reaksi dengan proses reduksi dan oksidasi. Tetapi pewarna yang menyerap cahaya rusak karena sinar matahari dan prosesnya tidak efisien dan tidak stabil.
Para peneliti di University of Rochester, AS telah menghasilkan hidrogen menggunakan nanocrystals, sinar matahari, dan katalis nikel murah yang dapat terus menghasilkan bahan bakar tanpa melambat.
Nanokristal
Nanocrystals memiliki lebih sedikit cacat karena ukurannya yang terbatas. nanocrystals memiliki volume interior yang sangat sedikit dan hampir semua permukaan dan kotoran bagian dalam dapat dengan mudah bermigrasi jarak pendek ke permukaan dan dikeluarkan dengan doping. Doping adalah penambahan pengotor yang mengandung elektron untuk mengaktifkan konduktansi listrik secara terkontrol. Sifat fisik kristal ini ditentukan oleh antarmuka antara inti dan cangkang.
Pada skala nano, doping dapat mengarah pada berbagai teknologi, termasuk sel surya, dioda pemancar cahaya, laser atau layar, perangkat electroluminescent dan perangkat elektronik.
Sistem
Sistem penghasil hidrogen fotokimia buatan mengandung titik kuantum kadmium selenida, katalis garam nikel dan asam askorbat. Sistem saat bekerja dengan air memiliki efisiensi kuantum 36% untuk setiap 100 foton yang diserap dan menghasilkan 36 molekul hidrogen. Untuk larutan campuran air dan etanol efisiensinya meningkat menjadi 66%. Asam askorbat bertindak sebagai donor elektron, digunakan dan secara teratur perlu diisi ulang selama setiap siklus produksi hidrogen.
Bekerja
Para peneliti menjelaskan bahwa titik kuantum CdSe menyerap dua foton cahaya dan mentransfer dua elektron ke katalis Ni yang memungkinkannya mengambil dua proton untuk menghasilkan hidrogen dengan membentuk katalis yang diperlukan secara lokal dari ligan titik kuantum. Pasangan katalis-nanokristal lebih baik daripada sistem nanopartikel fotosintesis buatan lainnya karena lebih stabil terhadap sinar matahari.
Aplikasi
Temuan ini bisa menjadi sangat penting untuk aplikasi energi hijau dan juga untuk proses industri tertentu seperti untuk memproduksi amonia dalam proses Haber.