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Vários estudos previram que a reação de separação da água poderia ser catalisada por certos grupos de materiais 2D – cada um medindo apenas alguns átomos de espessura. Um grupo particularmente promissor é chamado de materiais Janus 2D, cujos dois lados apresentam uma composição molecular diferente. Através de novos cálculos detalhados em EPJBJunfeng Ren e colegas da Shandong Normal University, na China, apresentam um novo grupo de quatro materiais Janus 2D, que podem ser especialmente adequados para a tarefa.
Como o hidrogênio libera uma abundância de energia quando queimado, com apenas água como subproduto, agora é amplamente visto como uma excelente alternativa aos combustíveis fósseis. A divisão de moléculas de água envolve uma ‘reação redox’, onde elétrons e lacunas participam de reações de redução e oxidação. Por serem excelentes semicondutores, os materiais Janus 2D são particularmente adequados para catalisar essa reação. Quando um elétron na ‘banda de valência’ isolante de um semicondutor absorve um fóton, ele é excitado para a ‘banda de condução’ do material, deixando para trás um buraco carregado positivamente. Por sua vez, esses materiais são fontes e aceitadores de elétrons – permitindo que as reações redox ocorram mais prontamente.
Em seu estudo teórico, a equipe de Ren examinou um grupo de quatro desses materiais: com uma superfície composta de selênio ou telúrio e a outra de bromo ou iodo – com ambos os lados imprensando uma camada intermediária de astato. Nesses semicondutores, as energias de suas bandas de valência e condução estavam distantes o suficiente para impedir que elétrons e lacunas se recombinassem prontamente: permitindo que combinassem elétrons e lacunas para produzir hidrogênio e oxigênio. Com todos os quatro materiais exibindo excelente estabilidade e absorção de luz, os pesquisadores acreditam que eles podem ser candidatos incrivelmente promissores para catalisar a reação de separação da água. Se esses resultados puderem ser reproduzidos em experimentos, a equipe de Ren espera que os quatro materiais possam se tornar um elemento-chave do esforço global para eliminar nossas emissões de carbono nas próximas décadas.
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