Ученые Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН с коллегами из Новосибирского государственного университета, Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН и Самарского государственного технического университета провели поиск кристаллов с уникальными вариантами укладки атомов металлов, серы и селена. В ходе исследования специалисты обнаружили восемь новых монослоев, которые могут использоваться для ускорения процессов искусственного фотосинтеза – разложения воды под действием света до кислорода и водорода, являющегося экологически чистым альтернативным топливом. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of applied Crystallography.
Кристаллы, состоящие из трех рядов атомов переходных металлов, серы и селена, имеют вид «молекулярного сэндвича»: верхний и нижний состоят из халькогенов, то есть элементов 16 группы таблицы Менделеева, а между ними расположен центральный ряд из таких металлов, как молибден, ванадий или вольфрам. Монослои, в которых верхний и нижний ряды атомов халькогенов состоят из разных элементов, получили название янус-структур. Именно их ученые изучили квантово-химическими методами и алгоритмами предсказания структур и выявили неизвестные ранее монослои, которые оказались более стабильными и энергетически выгодными по сравнению с аналогами известных представителей этой же группы. Так, например, слой, в котором халькогены связывались с ванадием, оказался стабильнее структурно аналогичного слоя, но с молибденом.
— Нам удалось обнаружить новые стабильные янус-структуры. Большинство из них уникальны и не имеют аналогов в имеющихся базах данных. Наше исследование их строения и свойств послужит их будущему практическому использованию. Уже сейчас мы оцениваем перспективу их применения в реакции разложения воды, — рассказывает один из авторов работы, кандидат геолого-минералогических наук, сотрудник ИБХФ РАН, доцент Геолого-геофизического факультета НГУ Павел Гаврюшкин.
Подготовлено по материалам издания Technovery.
