Alper Demirezen
Giriş
Birkaç araştırma ve yapılan çalışmalar, su bölme reaksiyonunun, her biri yalnızca birkaç atom kalınlığında olabilen belirli 2D malzeme grupları tarafından katalize edilebileceğini ön görmüştür. Özellikle gelecek vaat eden bir malzeme grubu, iki yüzü farklı bir moleküler komponente sahip olan 2D Janus Malzemeleri olarak isimlendirilmektedir.
Araştırmanın sonuçları, The European Physical Journal B dergisinde detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Junfeng Ren ve araştırma ekibi, Çin’deki Shandong Normal Üniversitesi’nde uygun olabilecek dört adet 2D Janus materyalinden oluşan yeni bir grup tanıtmışlardır.
Kimyasal reaksiyonlarda, hidrojen yan ürün olarak su molekülü ile okside edildiği zaman yani yanma tepkimesine girdiği takdirde fosil yakıtlara alternatif olduğu görülmüştür. Su moleküllerin kimyasal olarak ayrılması, elektron parçacıklarının indirgenme ve yükseltgenme redoks tepkimelerinde rol oynadığı görülmüştür.
2D Janus malzemeleri, oldukça iyi yarı iletkenlik özellikler sergilemektedir. Böyle bir redoks tepkimelerini uygun bir şekilde katalize edebilmektedir. Bir yarı iletken malzemenin yalıtkan değerlik bandındaki, bir elektron bir fotonu adsorbe ettiği zaman, malzemenin iletim bandına uyarılır ve arkasında pozitif yüklü bir delik olarak işaret edilmektedir. Böylece bu malzemeler redoks tepkimelerini hem alıcı olarak hem de verici olarak kolaylık sağlamaktadırlar.
Ren ve onun araştırma ekibi, bu malzemelerden oluşan dörtlü bir grup incelemişlerdir. Malzemenin yüzeyi ya Selenyum ya da Tellürden meydana gelmiştir, diğer malzemenin yüzeyi ise Brom ya da İyottan oluşmaktaydı. Her iki malzemede Arsenikten oluşan bir tabakayı sıkıştırmaktaydı. İnceledikleri bu dörtlü malzeme grubu, değerlik iletim bandında oluşan delikleri ve elektronları kolayca birleştirerek hidrojen ve oksijen sentezine olanak sağlamaktadır.
Araştırmacı bilim insanları, bu dört malzemenin stabilitesinden ve ışığı emiliminden dolayı suyun parçalanma reaksiyonunu kataliz etmek için son derece umut vadeden bir çalışma olduğunu bildirmişlerdir. Ren ve araştırma ekibi, bu çalışmanın önümüzdeki birkaç on yıl içerisinde karbon emisyonunu durduracağını tahmin etmektedir.
Kaynak: https://phys.org/news/2023-02-2d-janus-materials-harvest-abundant.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2023-02-2d-janus-materials-harvest-abundant.html
Editör: Elif Berfin KORGAN