蘇黎世大學(xué)的研究人員通過在銦基量子點的表面添加硫化鋅，開發(fā)出一種用于人工光合作用的納米粒子。這些量子點從水和陽光中產(chǎn)生清潔的氫燃料 - 一種可持續(xù)的能源。他們?yōu)樘柲芄獯呋夹g(shù)引入了新的環(huán)保和強(qiáng)大的材料。

量子點是真正的全能者。這些尺寸僅為幾納米的材料結(jié)構(gòu)顯示出與分子或原子類似的行為，并且可以系統(tǒng)地調(diào)制它們的形狀，尺寸和電子數(shù)量。這意味著它們的電氣和光學(xué)特性可以針對許多目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定制，例如新的顯示技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及光伏和光催化。

使用陽光和水進(jìn)行燃料生產(chǎn)

目前另一種面向應(yīng)用的研究旨在直接從水和太陽光產(chǎn)生氫。氫是一種清潔高效的能源，可以轉(zhuǎn)化為廣泛使用的燃料形式，包括甲醇和汽油。以前用于能源研究的最有希望的量子點類型含有鎘，由于其毒性，鎘已被許多商品禁用。蘇黎世大學(xué)(UZH)化學(xué)系教授，現(xiàn)任西南石油大學(xué)和中國科學(xué)院的科學(xué)家Greta Patzke團(tuán)隊現(xiàn)已開發(fā)出一種新型納米材料，不含光催化有毒成分。

含銦核心，含有一層薄薄的硫化鋅

三納米顆粒由磷化銦核和非常薄的硫化鋅和硫化物配體層組成。“與含有鎘的量子點相比，新型復(fù)合材料不僅環(huán)保，而且在從光和水中生產(chǎn)氫氣時也非常高效，”Greta Patzke解釋道。發(fā)現(xiàn)量子點表面上的硫化物配體促進(jìn)了光驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)中涉及的關(guān)鍵步驟，即電荷載體的有效分離及其向納米顆粒表面的快速轉(zhuǎn)移。

環(huán)保應(yīng)用的巨大潛力

新開發(fā)的無鎘納米材料有可能成為各種商業(yè)領(lǐng)域更環(huán)保的替代品。“水溶性和生物相容性銦基量子點在未來也可以在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣方面進(jìn)行測試?；蛘咚鼈兛梢园l(fā)展成低毒性的生物傳感器或非線性光學(xué)材料，例如，“Greta Patzke補(bǔ)充道。她將繼續(xù)專注于大學(xué)研究優(yōu)先計劃“LightChEC”中人工光合作用催化劑的開發(fā)。該跨學(xué)科研究計劃旨在開發(fā)新的分子，材料和工藝，用于直接存儲化學(xué)鍵中的太陽能光能。