Профессор Чивун Ян из DGIST вместе с коллегами из Университета Ханян и Корейского университета впервые использовали квантовые нанокластеры — самые маленькие в мире полупроводниковые структуры — для получения водорода из воды под действием света.

Команда стабилизировала нанокластер из 26 атомов селенида кадмия (CdSe)₁₃ — это меньше нанометра.

Раньше такие материалы не применяли в фотокатализе из-за нестабильности и плохой проводимости.

Но ученые нашли решение: они создали трехмерную структуру, где нанокластеры самособираются и связываются, а затем добавили ионы кобальта, чтобы улучшить электрические свойства.

В результате система эффективно разлагает воду на водород и кислород под действием света.

Мы впервые показали, что квантовые нанокластеры можно использовать как фотокатализатор, — говорит профессор Ян. — Это открывает возможности не только для энергетики, но и для квантовых технологий.

Исследование поддержали Национальный исследовательский фонд Кореи и Корейский институт развития технологий. Результаты опубликованы в апреле в Nano Letters — одном из ведущих журналов по нанохимии.

Польза исследования

• Чистая энергия: Водород — идеальное топливо, при сгорании дающее только воду. Если его получать с помощью солнечного света, углеродный след нулевой.
• Эффективность: Квантовые нанокластеры работают при меньших энергозатратах, чем традиционные катализаторы.
• Гибкость применения: Технологию можно масштабировать для промышленности или использовать в портативных устройствах.
• Фундаментальный прорыв: Доказано, что сверхмалые полупроводники могут быть стабильными и эффективными — это меняет представления о материалах.

Главный вопрос — долговечность. Селенид кадмия токсичен, и хотя стабилизация помогает, нужно проверить, как система ведет себя при длительной работе. Кроме того, пока неясна стоимость масштабирования: кобальт и редкие металлы могут сделать технологию дорогой.

Ранее ученые сообщили, что наночастицы лягут в основу нового метода очистки воды.