Naukowcy odkryli, że efektywność fotokatalizatorów na bazie tlenków metali przejściowych (TMO) jest fundamentalnie kontrolowana przez elektroniczne stany skupione na metalach. Te przełomowe badania, koncentrujące się na przyczynach ograniczonej aktywności fotokatalitycznej wielu TMO z otwartą konfiguracją elektronową d-powłoki, oferują nową perspektywę na konwersję energii słonecznej.
Badanie, które syntezuje nowe dane dotyczące absorpcji przejściowej, ujawnia szybki mechanizm relaksacji poprzez stany pola ligandowego (LF). Stany te działają jak wydajne pochłaniacze, wygaszając fotoekscytowane nośniki ładunku, zanim zdążą wziąć udział w procesach katalitycznych. Mechanizm ten, występujący w TMO z otwartą d-powłoką, znacząco osłabia dostępność nośników.
Implikacje tych badań są znaczące. Rozumiejąc rolę relaksacji LF i formowania polaronów, naukowcy mogą dostosować syntezę materiałów. Może to doprowadzić do rozwoju bardziej wydajnych fotokatalizatorów do energii słonecznej i innych zastosowań. Badania otwierają również możliwości strategicznego polaryzowania elektrycznego w celu wzmocnienia funkcjonalnej żywotności aktywnych nośników w urządzeniach fotokatalitycznych. Odkrycie to może mieć istotne znaczenie dla rozwoju technologii związanych z odnawialnymi źródłami energii w Polsce i Europie.