Dans la revue Communication Nature , une équipe interdisciplinaire du Max Planck Institute of Colloids and Interfaces présente pour la première fois une technologie laser qui leur permet de créer des nanoparticules telles que le cuivre, oxydes de cobalt et de nickel. A la vitesse d'impression habituelle, des photoélectrodes sont ainsi produites, par exemple, pour une large gamme d'applications telles que la génération d'hydrogène vert.

Les méthodes précédentes ne produisent de tels nanomatériaux qu'avec un apport énergétique élevé dans des réacteurs classiques et en plusieurs heures. Grâce à la technologie laser développée à l'institut, les scientifiques peuvent déposer de petites quantités de matériau sur une surface et effectuer simultanément une synthèse chimique en très peu de temps en utilisant les températures élevées du laser. "Quand j'ai découvert les nanocristaux au microscope électronique, Je savais que j'étais sur quelque chose de grand, " dit Junfang Zhang, premier auteur de l'étude et doctorant. La découverte s'est transformée en une nouvelle méthode respectueuse de l'environnement pour synthétiser des matériaux qui peuvent, entre autres, convertir efficacement l'énergie solaire en électricité.

Sans détours avec la lumière du soleil vers l'hydrogène :« Aujourd'hui, la plupart de l'hydrogène vert est produit à partir d'eau en utilisant l'électricité générée par des panneaux solaires et stockée dans des batteries. En utilisant des photoélectrodes, nous pouvons utiliser directement la lumière solaire, " dit le Dr Aleksandr Savateev.

Le principe nouvellement développé fonctionne avec des oxydes dits de métaux de transition, principalement du cuivre, oxydes de cobalt et de nickel, qui sont tous de bons catalyseurs. La particularité de ces oxydes est la variété de leurs formes cristallines (nanocristaux comme les nanotiges ou les nanoétoiles), qui affectent leur énergie de surface. Chaque structure peut avoir un effet différent sur les réactions catalytiques. Par conséquent, il est important que ces nanostructures puissent être ciblées, voire non ciblées, mais répétable. La technologie développée pourrait également être utilisée pour trouver rapidement et efficacement de nouveaux catalyseurs. "Point laser par point laser, nous pouvons créer différents catalyseurs côte à côte en variant simplement la composition et les conditions, et puis aussi les tester en parallèle tout de suite, " dit le Dr Felix Löffler en ajoutant, "Mais maintenant, nous devons travailler à rendre les systèmes catalytiques plus persistants dans toutes les applications."

La méthode

Similaire au principe d'une machine à écrire, le matériel est transféré d'un donneur à un porteur accepteur. Sur le premier est l'encre, " un polymère solide, qui est mélangé avec des sels métalliques, ce dernier est constitué d'un mince film de nitrure de carbone sur une électrode conductrice. L'irradiation laser ciblée transfère les sels à l'accepteur avec le polymère fondu. Les brèves températures élevées font réagir les sels en quelques millisecondes et ils se transforment en nanoparticules d'oxyde métallique avec la morphologie souhaitée.