Учёный из Уфы выяснил, что двумерные материалы, содержащие цинк, ванадий и азот, способны самовосстанавливаться при контакте с кислородом. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда.
Согласно моделированию, дефекты в материале, образующиеся из-за отсутствия атомов цинка или азота, быстро исчезают благодаря тому, что кислородные молекулы расщепляются, а их атомы заполняют пустоты, восстанавливая кристаллическую структуру. Это делает материалы перспективными для солнечной энергетики и экологически чистого водородного катализа, где прочность и стабильность важны. Исследование опубликовано в журнале Surfaces and Interfaces.
Тройные нитриды, соединения азота с двумя металлами, особенно интересны как основа для солнечных устройств и катализаторов в производстве водородного топлива. Они эффективно проводят заряд и превращают солнечную энергию в электричество. Однако было неясно, как они ведут себя при воздействии атмосферных условий, особенно при наличии дефектов.
Исследователь из Уфимского университета с помощью компьютерного моделирования изучил, как кислород и вода взаимодействуют с поверхностью материалов, содержащих азот и цинк, и различающихся третьим элементом — ванадием, ниобием или танталом.
Моделирование показало, что кислород активно связывается с дефектами, особенно там, где отсутствуют атомы азота, заполняя пустоты в кристаллической решетке и создавая прочные связи. В отличие от кислорода, молекулы воды слабее связываются с поверхностью и не влияют на её структуру.
Результаты моделирования подтвердили, что такие материалы могут самовосстанавливаться на воздухе, что важно для их длительного использования.
«Это открытие позволит увеличить срок службы, например, солнечных панелей. В будущем планируется оценить характеристики таких материалов в микроэлектронике, а также синтезировать их с помощью магнетронного распыления», — делится руководитель проекта Андрей Кистанов.
Ранее сообщалось, что учёные Сибири создают новый материал из диоксида циркония.