Un nuovo studio sugli eterostrati di Janus ha raggiunto la conversione solare-idrogeno del 16,62%, superando la soglia del 15% che rappresenta il limite tecnico degli attuali materiali.
La scissione fotocatalitica dell’acqua (photocatalytic water splitting) utilizza la luce solare per dissociare le molecole in idrogeno e ossigeno. L’idrogeno verde ottenuto può essere impiegato per alimentare veicoli e abitazioni, contribuendo significativamente alla riduzione delle emissioni di gas serra e alla lotta contro il riscaldamento globale. Tuttavia, i materiali tradizionali hanno delle criticità, tra cui bassa efficienza e rapida ricombinazione coppia elettrone-lacuna.
Un gruppo di ricercatori dell’Università di Tohoku e dell’Università Nazionale di Ho Chi Minh (Vietnam) ha individuato fattori determinanti negli eterostrati bidimensionali (2D) di tipo Janus per l’energia sostenibile. In particolare la struttura WS₂-SMoSe, composta da disolfuro di tungsteno (WS₂) e uno strato Janus formato da zolfo (S), molibdeno (Mo) e selenio (Se), ha raggiunto una resa del 16,62% nella produzione d’idrogeno solare, superando molte alternative attualmente disponibili con valori inferiori al 15%.
Il team guidato da Nguyen Tuan Hung (professore associato al Frontier Research Institute for Interdisciplinary Science (FRIS) dell’Università di Tohoku) e da Vu Thi Hanh Thu (professoressa associata alla VNU-HCM) ha esplorato 20 innovativi abbinamenti di materiali Janus e dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDC).
A differenza dei materiali bidimensionali convenzionali, questi TMDC di tipo Janus presentano elementi calcogeni diversi sulle due facce, generando dipoli intrinseci (ossia molecole che hanno una separazione di carica naturale senza l’applicazione di un campo esterno) e campi elettrici interni intensi e naturali che migliorano la separazione delle cariche elettriche generate dalla luce solare, con un conseguente incremento significativo delle prestazioni fotocatalitiche.
In pratica, i dipoli intrinseci sono la causa strutturale, mentre i campi elettrici interni sono il loro effetto, responsabile della separazione efficace delle cariche.
Nguyen Tran Gia Bao, primo autore dello studio (VNU-HCM), ha affermato che combinare i TMDC con strati Janus è come costruire con i LEGO. Le configurazioni possibili sono praticamente infinite e l’approccio adottato consente una progettazione modulare e predittiva in grado di accelerare la scoperta di nuovi materiali ad alta efficienza.
RIPRODUZIONE RISERVATA – © 2025 SHOWTECHIES – Quando la Tecnologia è spettacolo™ – E’ vietata la riproduzione e redistribuzione, anche parziale, dell’articolo senza autorizzazione scritta. Se desideri riprodurre i contenuti pubblicati, contattaci.
Grafici: ©Nguyen Tuan Hung et al. – Tohoku University
Copertina: immagine creata con AI, prompt engineering Simona Braga
Commenta per primo