В Съединените щати изследователи са разработили нов материал за по-ефективно производство на водороден пероксид. Разработен от екип, ръководен от Националната лаборатория „Аргон“ към Министерството на енергетиката на САЩ (DOE), материалът съчетава неорганични съставки с биологични компоненти за получаване на водороден пероксид.
Водородният пероксид се използва широко за дезинфекция, избелване и изсветляване в най-различни области – от производството до домашната аптечка.
Хибридният материал, разработен за производството на водороден пероксид, е създаден с помощта на технология, наречена „наноархитектоника“, която преобразува слънчевата светлина, въздуха и водата в ценното химично вещество. Беше разкрито също, че наноархитектониката използва наноразмерни градивни елементи за сглобяване на материали в функционални архитектури, като често черпи вдъхновение от живите системи.
„Наноархитектониката е наред с изкуствения интелект и квантовата информационна наука като една от най-важните технологии на 21-и век. Нашата работа показва, че можем да я използваме, за да настроим живите системи за функционални цели.“
заяви Джинхьонг Джанг, постдокторант в „Аргон“ Материалът, разработен от изследователите се основава на наслоени нанолистове с дебелина около 200 нанометра – приблизително 500 пъти по-тънки от човешки косъм. Слоевете образуват хибридна система: оксихлоридът на бисмут, синтетичен полупроводников материал се комбинира с участъци от лилава мембрана, изработена от естествено срещащ се, поглъщащ светлина биологичен материал, получен от микроорганизми, наречени археи.
Когато светлината осветява този материал, лилавата мембрана действа като биологичен соларен панел, улавяйки светлинната енергия. След това тя задвижва движението на протони и електрони на границата с оксихлорида на бисмут. Този процес помага на полупроводника да преобразува кислорода от въздуха и водата в водороден пероксид. Хибридният материал произвежда над пет пъти повече водороден пероксид, отколкото самият полупроводник, както се посочва в съобщението.
„Нашата система работи при околни условия и използва само евтини и широко разпространени материали.“
заяви Елена Рожкова, учен в Центъра за наноматериали (CNM) – научна база на Министерството на енергетиката на САЩ в АргонИзследователският екип установи, че получените хибридни нанолистове PM–BiOCl ефективно превръщат кислород в водороден пероксид чрез процес на пренос на два електрона и два протона при стайни условия, като едновременно с това превръщат етиленгликол в химикали с добавена стойност. Това проучване представя наноархитектоничен подход, който използва динамиката на фотогенерираните носители на заряд в субклетъчните фракции на археите, за да модулира ограниченията в оптоелектронния и каталитичния капацитет на полупроводниците.