Siêu mạng lượng tử mở ra con đường mới cho hydrogen sạch từ ánh sáng mặt trời

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã phát triển các siêu mạng lượng tử exciton—các cấu trúc lớp siêu mỏng làm từ nitrua gallium và nitrua gallium indium—giúp cải thiện đáng kể hiệu suất phân tách nước quang xúc tác để sản xuất hydro sạch chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời và nước. Phương pháp này giải quyết vấn đề kém hiệu quả lâu nay của các chất xúc tác quang trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiên liệu hydro, loại nhiên liệu khi đốt chỉ thải ra hơi nước và có tiềm năng giảm phát thải carbon trong vận tải hạng nặng và sử dụng năng lượng công nghiệp. Vật liệu của nhóm nghiên cứu đã chứng minh hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành hydro đạt 3,16% dưới ánh sáng mặt trời tập trung trong điều kiện phòng thí nghiệm và 1,64% trong các thử nghiệm mở rộng ngoài trời, đánh dấu một bước tiến đáng kể mặc dù vẫn chưa đạt ngưỡng khả thi thương mại. Đột phá chính nằm ở việc tận dụng hiệu ứng Stark lượng tử bị giới hạn để kéo dài thời gian sống của các exciton gián tiếp được tạo ra bởi ánh sáng, từ đó tăng cường sử dụng các hạt mang điện trong quá trình phân tách nước. Phát hiện này làm nổi bật tiềm năng của các siêu mạng lượng tử trong việc vượt qua những giới hạn cơ bản của hệ thống quang xúc tác và mở đường cho...