Raaka-aineina savi ja suola

Korealaisen Ulsan National Institute of Science and Technologyn (UNIST) tutkimusryhmä on löytänyt tavan tuottaa massoittain piin nanoarkkeja, käyttäen luonnon savea ja suolaa.

Piin nanoarkit (SiNS) on yksi mielenkiintoisimmista viimeaikaisista löydöistä. Niillä on lyömättömät elektro-optiset ominaisuudet ja yhteensopivuus olemassa olevaan piitekniikkaan, joten ne ovat lupaavin ehdokas käytettäväksi erilaisissa sovelluksissa, kuten prosessissa valmistaa puolijohteita sekä vedyn tuottamisessa.

UNIST:in tutkijoiden kehittämä menetelmä on kustannustehokas ja skaalautuva, joten se on ottanut merkittävän askeleen kohti tämän uraauurtavan materiaalin massatuotantoa suhteellisen alhaisilla kustannuksilla.

Tutkimusryhmä on raportoinut strategiasta syntesoida erittäin puhtaita piin nanoarkkeja korkean lämpötilan sulasuolan (esimerkiksi NaCl) aiheuttaman hilseilyn ja samanaikaisen luonnonsaven kemiallisen pelkistämisen kautta.

Kuten prosessin kuviossa on esitetty, luonnon savi lehteilee sulasuolassa. Saven sisällä sulia suoloja voidaan vaihtaa välikerrostuneiden alkyyliamiinien ja metallikationien kanssa. Sitten magnesium voi pelkistää savimineraalien sisustaa, generoiden lisälämpöä aiheuttamaan lopulliseen hilseilyn.

"Samanaikaisen sulan suolan aiheuttaman kuorinnan ja luonnon saven kemiallisen pelkistyksen kautta molemmat sekä suola että savi alkavat sulaa reaktiolämpötilassa, joka vaihtelee 550 °C:sta 700 °C:een. Sitten sula suola liukenee savikerroksiin ja hajoaa yksittäisiksi nanoarkeiksi", toteaa tohtoritutkija Mr. Jaegeon Ryu. Hän jatkaa, "käyttäen metallotermistä pelkistämistä, saven sisällä olevat metallioksidit voidaan vaihtaa piin kanssa."

Tuotetuilla nanoarkeilla on suuri pinta-ala ja ne sisältävät mesohuokoisia rakenteita, jotka ovat seurausta saven happivakansseista. Nämä edut tekevät nanoarkit erittäin sopiviksi fotokatalyyteiksi poikkeuksellisen korkealla aktiivisuudella generoimaan vetyä vesi-metanoli seoksesta, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.