22 февраля 2025 года команда исследователей под руководством доктора Йохи Чо из Японского института науки и технологий (JAIST) и профессора Фумиаки Амано из Токийского столичного университета представила новый метод отслеживания движения электронов в реальном времени. Это открытие может революционизировать технологии чистой энергии, такие как производство водорода, очистка сточных вод и даже создание самоочищающихся поверхностей.
Ученые использовали комбинацию двух методов: спектроскопии фототока с модуляцией интенсивности (IMPS) и анализа распределения времени релаксации (DRT). Это позволило им разделить и изучить различные механизмы потери энергии в процессе фотоэлектрохимического расщепления воды (PEC).
Исследователи выявили три механизма рекомбинации, которые приводят к потерям энергии:
Рекомбинация из-за избыточного проникновения (OPR).
Рекомбинация из-за избыточных дырок (EHR).
Обратная рекомбинация электронов и дырок (BER).
Кроме того, был обнаружен новый медленный процесс, названный "спутниковым пиком", который играет ключевую роль в определении лимитирующей стадии расщепления воды.
"Обнаружение спутникового пика имеет решающее значение, так как оно помогает нам определить этап, который ограничивает скорость расщепления воды", — отметил доктор Чо. Это открытие может привести к значительному улучшению полупроводниковых технологий и разработке более эффективных решений для чистой энергии.
Помимо производства водорода, метод может быть применен для восстановления углекислого газа, очистки сточных вод и создания самоочищающихся поверхностей. Ученые считают, что это исследование может привести к прорывам в области чистой энергии уже в ближайшие десять лет.