Vědci objevili dosud přehlíženou skupinu materiálů, které vznikají během zahřívání chemických surovin a existují jen po omezenou dobu. Tyto mezifáze se objevují mezi výchozími látkami a konečným produktem. Studie ukazuje, že mohou mít vlastní strukturu i vlastnosti, a nemusí tedy být pouze přechodným krokem při výrobě známých materiálů.
Výzkumníci sledovali, jak se molekulární prekurzory při zahřívání rozkládají a přeskupují. Místo aby analyzovali až výslednou pevnou látku, zaměřili se také na jednotlivé etapy jejího vzniku. Právě ty mohou běžné metody přehlédnout, protože po dokončení syntézy už mezifáze zaniknou nebo se přemění v stabilnější strukturu.
Jedním z výsledků je nová podoba vanadičnanu bismutitého, známého také jako BiVO4. Tento polovodič se zkoumá jako fotoanoda pro takzvané fotoelektrochemické štěpení vody – proces, při němž světlo pomáhá pohánět chemickou reakci rozkládající vodu na vodík a kyslík. Vodík je v tomto případě chápán jako chemické palivo, do něhož se ukládá energie slunečního záření.
Nově popsaná forma má odlišné uspořádání atomů než běžně studované struktury vanadičnanu bismutitého. Liší se také způsobem, jakým reaguje na světlo. Podle autorů má širší zakázaný pás, tedy energetický rozdíl, který musí elektron překonat, aby mohl v polovodiči přispět k přenosu elektrického náboje. Tato vlastnost ovlivňuje, jaké záření materiál absorbuje a jak může využívat energii světla.
Mezifáze jako zdroj nových vlastností
Výzkum současně ukázal, že při tepelném zpracování vznikají i další dosud neznámé mezistavy. U jednoho z nich se objevily vlastnosti významné pro ukládání lithia, a materiál by proto mohl být zajímavý pro vývoj elektrod v bateriích. Studie však neprokazuje, že by z objevených látek vznikla použitelná baterie nebo zařízení pro výrobu vodíku. Ukazuje především nový způsob, jak takové materiály hledat.
Výsledky byly zveřejněny v časopise Nature Communications. Význam práce spočívá v posunu pozornosti od konečných produktů k samotnému průběhu syntézy. Pokud se podaří jednotlivé mezifáze stabilizovat nebo je vyrábět cíleně, mohou sloužit jako samostatné materiály pro katalýzu, elektroniku, baterie nebo technologie využívající sluneční energii. Další výzkum bude muset ověřit jejich stabilitu, způsob přípravy a skutečný výkon v konkrétních zařízeních.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.