東京大學(xué)2016年6月3日宣布開發(fā)出了新工藝，可以通過簡單的步驟制作出氧化物內(nèi)嵌金屬納米柱狀結(jié)構(gòu)的“納米復(fù)合晶體”。將這種晶體作為利用陽光分解水制備氫氣的光催化劑使用，可以顯著提高水分解的效率。
一般來說，制作金屬與氧化物的復(fù)合結(jié)構(gòu)要使用昂貴的光刻、實(shí)施多種微細(xì)加工的自上而下工藝，導(dǎo)致成本增加。此次東京大學(xué)采用了晶體自主生長的自下而上技術(shù)，即自組裝工藝。具體方法如下。
在使用脈沖激光沉積法制作高品質(zhì)薄膜的同時(shí)，使金屬納米柱狀晶體通過自組裝的方式，在其內(nèi)部生長。通過優(yōu)化晶體生長的溫度、氧壓、生長速度，打破了最新型自上而下工藝的局限性，實(shí)現(xiàn)了直徑5nm、長度20nm的微小納米柱狀結(jié)構(gòu)的自組裝。
該結(jié)構(gòu)的金屬與氧化物的界面通過肖特基連接接合，可以高效分離正負(fù)電荷。通過使無數(shù)的金屬納米柱狀晶體分散在薄膜內(nèi)，促進(jìn)了水的分解反應(yīng)。納米柱狀晶體的組成元素采用銥（Ir）、薄膜的主要成分采用鈦酸鍶（SrTiO3），這樣的組合顯示出了非常高的效率。
該項(xiàng)目是東京大學(xué)與名古屋大學(xué)、高能源加速器研究機(jī)構(gòu)、東京理科大學(xué)的合作研究項(xiàng)目。研究成果已于6月3日刊登在英國的科學(xué)期刊《Nature Communications》的網(wǎng)絡(luò)版上。
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