Кристаллы на основе металлов, серы и селена ускорят искусственный фотосинтез

Российские ученые разработали стабильные кристаллы с уникальными вариантами укладки атомов металлов, серы и селена. Полученные данные свидетельствуют о том, что кристаллы могут быть использованы для ускорения искусственного фотосинтеза, который нужен для получения экологически чистого топлива.

Новые янус-структуры дихалькогенидов переходных металлов с уникальной структурой
© Павел Гаврюшкин

Кристаллы, состоящие из атомов переходных металлов, серы и селена и имеющие общую формулу XMY (где М — металл, а Х и Y — неметаллы), представляют собой структуру из нескольких слоев. При этом сравнительно прочные слои слабо связаны между собой, что позволяет отрывать их друг от друга. Свойства таких атомных монослоев существенно отличаются от свойств исходного кристалла. Так, с их помощью можно ускорять реакцию разложения воды в ходе так называемого искусственного фотосинтеза. Последний предполагает, что под действием света молекула воды расщепляется до кислорода и водорода — экологически чистого альтернативного топлива.

Кристаллические монослои имеют вид «молекулярного сэндвича» из трех рядов атомов. Верхний и нижний состоят из халькогенов, то есть элементов 16 группы таблицы Менделеева, к которым относятся сера и селен. Между ними расположен центральный ряд из металлов, таких как молибден, ванадий или вольфрам. Монослои, в которых верхний и нижний ряды атомов халькогенов состоят из разных элементов, получили название янус-структур. Они сравнительно недавно были получены экспериментально и сейчас активно исследуются теоретически.

Читайте также:  Ранний подъем по утрам вреден для сердца

Ученые из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН (Москва) с коллегами из Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск), Новосибирского государственного университета (Новосибирск), Самарского государственного технического университета (Самара) провели поиск возможных янус-структур с помощью квантово-химических методов и алгоритмов предсказания структур. Исследователи открыли восемь новых монослоев, для семи из которых не нашли аналогов среди известных представителей группы. Некоторые из них оказались энергетически более выгодными (то есть требовали меньше затрат энергии), а потому и более стабильными, чем структуры аналогичного состава. Это подразумевает, что монослои, предсказанные теоретически, могут быть также получены экспериментально.

Предложенные алгоритмом монослои различались по тому, как и какие атомы связывались друг с другом, это влияло на потенциальную устойчивость соединений. Например, слой, в котором халькогены связывались с ванадием, оказался стабильнее структурно аналогичного слоя, но с молибденом.

«Нам удалось обнаружить новые стабильные янус-структуры — большинство из них уникальны и не имеют аналогов в имеющихся базах данных. Наше исследование их строения и свойств послужит их будущему практическому использованию. Уже сейчас мы оцениваем перспективу их применения в реакции разложения воды», — рассказывает один из авторов работы Павел Гаврюшкин, кандидат технических наук, сотрудник Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of applied Crystallography.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Читайте также:  Занятия спортом в молодости защищают мозг на всю жизнь

Похожие статьи:

  1. Шагающий белок Миозин.Видео
  2. От пива люди умнеют
  3. Шелк ручейника стал идеей для новых материалов
  4. Биоэлектрод из хитозана для медицинских имплантантов
  5. Охарактеризованы реакции ранних РНК
  6. За тягу к сладкому и алкоголю отвечает печень

Метки Биохимия, Химия. Закладка постоянная ссылка. « Химики МГУ в 5 раз улучшили катализатор для производства пропилена

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Сайт

Δ

Источник материала: sci-dig.ru

Поделиться новостью: