Japanische Wissenschaftler verfolgen Elektronenbewegung und revolutionieren Clean-Energy-Technologie

Am 22. Februar 2025 enthüllte ein gemeinsames Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Yohei Cho am JAIST und Prof. Fumiaki Amano an der Tokyo Metropolitan University eine neuartige Methode zur Echtzeitverfolgung von Elektronenbewegungen, die das Potenzial hat, Clean-Energy-Technologien zu transformieren. Die im Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Studie beschreibt, wie die intensitätsmodulierte Photostromspektroskopie (IMPS) in Kombination mit der Verteilungsanalyse der Relaxationszeiten (DRT) die Identifizierung zuvor untrennbarer Ladungstransportverhaltens ermöglicht. Dieser innovative Ansatz enthüllte drei verschiedene Rekombinationsmechanismen, die Energieverluste bei der photoelektrochemischen (PEC) Wasserspaltung verursachen: durch Überpenetration induzierte Rekombination (OPR), durch überschüssige Löcher induzierte Rekombination (EHR) und Rückwärts-Elektronen-Loch-Rekombination (BER). Die Studie identifizierte auch eine bisher unbekannte langsame Reaktion, die als "Satellitenpeak" bezeichnet wird und für die Bestimmung des geschwindigkeitsbestimmenden Schritts bei der Wasserspaltung von entscheidender Bedeutung ist. "Die Entdeckung des Satellitenpeaks ist entscheidend, weil sie uns hilft, den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt bei der Wasserspaltung zu bestimmen", sagte Dr. Cho. Die Ergebnisse haben Auswirkungen, die über die Wasserstoffproduktion hinausgehen und sich auf die Kohlendioxidreduktion, die Abwasserbehandlung und die Entwicklung selbstreinigender Oberflächen erstrecken. Die Forscher glauben, dass diese Arbeit innerhalb des nächsten Jahrzehnts zu bedeutenden Fortschritten in der Halbleitertechnologie und bei Clean-Energy-Lösungen führen könnte.