Ученые обнаружили, что эффективность фотокатализаторов на основе оксидов переходных металлов (ОПМ) фундаментально определяется электронными состояниями, центрированными на металле. Это новаторское исследование, посвященное вопросу, почему многие ОПМ с открытыми электронными конфигурациями d-оболочки демонстрируют ограниченную фотокаталитическую активность, предлагает новый взгляд на преобразование солнечной энергии.
Исследование, синтезирующее новые данные по переходному поглощению, выявляет механизм быстрой релаксации через лигандо-полевые (ЛП) состояния. Эти состояния действуют как эффективные стоки, гася фотовозбужденные носители заряда до того, как они смогут участвовать в каталитических процессах. Этот механизм, происходящий в ОПМ с открытыми d-оболочками, существенно подрывает доступность носителей.
Последствия этого исследования значительны. Понимая роль ЛП-релаксации и образования поляронов, ученые могут адаптировать синтез материалов. Это может привести к разработке более эффективных фотокатализаторов для солнечной энергетики и других применений. Исследование также открывает возможности для стратегического электрического смещения с целью увеличения функционального срока службы активных носителей в фотокаталитических устройствах. Это особенно актуально в свете растущего интереса к развитию возобновляемых источников энергии в России и соседних странах, где солнечная энергия может играть все более важную роль.