Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng hiệu suất của các chất photocatalyst oxit kim loại chuyển tiếp (TMO) chủ yếu được điều chỉnh bởi các trạng thái điện tử tập trung vào kim loại. Nghiên cứu đột phá này, tập trung vào lý do tại sao nhiều TMO với cấu hình điện tử d-shell mở lại có hoạt động photocatalytic hạn chế, mang đến một góc nhìn mới về việc chuyển đổi năng lượng mặt trời.
Nghiên cứu, tổng hợp dữ liệu hấp thụ tạm thời mới, tiết lộ một cơ chế giảm năng lượng nhanh chóng thông qua các trạng thái trường phối tử (LF). Những trạng thái này đóng vai trò như các bể chứa hiệu quả, làm giảm năng lượng của các hạt tải điện bị kích thích ánh sáng trước khi chúng có thể tham gia vào các quá trình xúc tác. Cơ chế này, diễn ra trong các TMO có d-shell mở, làm suy yếu đáng kể khả năng sẵn có của các hạt tải.
Các hệ quả của nghiên cứu này là rất quan trọng. Bằng cách hiểu vai trò của sự giảm năng lượng LF và hình thành polaron, các nhà khoa học có thể điều chỉnh quá trình tổng hợp vật liệu. Điều này có thể dẫn đến việc phát triển các photocatalyst hiệu quả hơn cho năng lượng mặt trời và các ứng dụng khác. Nghiên cứu cũng mở ra các con đường cho việc điều chỉnh điện áp chiến lược nhằm tăng cường thời gian hoạt động của các hạt tải trong các thiết bị photocatalytic.