| 0 |
|
Несмотря на то, что двуокись титана давно известна и имеет много разнообразных областей применения (зубная паста, солнечные батареи, химические катализаторы), свойства поверхности этого материала продолжают приносить открытия ученым.
Используя методы сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии, профессор Ульрика Диболд (Ulrike Diebold) и ее группа из Венского Технологического Университета смогли внести ясность в механизм, обеспечивающий атомам кислорода прочное сцепление с мельчайшими неровностями на поверхности оксида титана. Как оказалось, усиление связи с атомами кислорода происходит благодаря тому, что на гранях микрорельефа диоксида титана накапливаются электроны.
Как правило, связь электрона с атомов не устанавливается самопроизвольно: в это требуется вложить существенное количество энергии. Однако поверхность диоксида титана в микроскопическом масштабе имеет неровности и грани, многие из которых имеют высоту всего в один слой атомов. На таких гранях атомы имеют соседей только с одной стороны, поэтому присоединение дополнительного электрона и изменение состояния атома не приводит к сильным искажениям кристаллической решетки, а значит, не требует больших затрат энергии.
«Мы наблюдали, что молекулы кислорода могут присоединяться к поверхности именно в таких местах», — отметила Диболд. Этот эффект является лишним в солнечных элементах, но крайне полезным для катализаторов.
«В солнечных элементах электроны должны двигаться свободно и не присоединяться к какому-либо определенному атому», — комментирует Мартин Сетвин (Martin Setvin), первый автор публикации, появившейся в журнале Angewandte. В катализаторах, напротив, важно, чтобы дополнительные электроны прикреплялись к поверхностным атомам, позволяя связать молекулы кислорода, чтобы те могли принять участие в химической реакции.
Соответственно, рекомендация авторов работы для конструкторов фотоэлектронных устройств — всячески избегать подобных неровностей. Для повышения эффективности катализаторов их поверхность следует подвергнуть обработке с созданием необходимой микроструктуры.
| 0 |
|
