Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) han descubierto que los materiales de diamante tienen el potencial de usarse como fotoelectrodos alimentados con energía solar, que pueden convertir los gases de efecto invernadero en productos valiosos. Los materiales de diamante se han utilizado con éxito en diversas aplicaciones, como implantes cerebrales, sensores cuánticos, computadoras y fotoelectrodos sin metales.

Normalmente, los materiales de diamante liberan electrones en el agua cuando son excitados por la luz, lo que inicia reacciones químicas que de otro modo serían difíciles de iniciar. Por ejemplo, este material puede ayudar a convertir CO2 en metanol, un combustible valioso, y gas nitrógeno en NH3, un fertilizante nitrogenado, utilizando mucha menos energía que los métodos convencionales.

Sin embargo, los electrodos de diamante se oxidan en el agua, lo que perjudica su capacidad para emitir electrones en el agua. Además, la banda prohibida del diamante se encuentra en el rango UV, lo que hace que sea poco probable que responda a la estimulación de la luz visible. A pesar de estos desafíos, estudios previos han demostrado que los materiales de diamante emiten electrones cuando se exponen a la luz visible.

Para arrojar luz sobre los procesos superficiales de los materiales diamantados, el Dr. Arsen Chemin y su equipo del HZB utilizaron cuatro métodos espectroscópicos de rayos X para caracterizar las propiedades superficiales de las muestras. También midieron la emisión de luz de electrones de estas muestras tanto en aire como en líquido. Las investigaciones han demostrado que hay poca diferencia en la fotoemisión de cargas en líquido independientemente de si las muestras están oxidadas o no. Esto indica que el material de diamante es adecuado para su uso en solución acuosa. Además, la excitación de la luz visible también puede inducir la emisión de electrones en muestras dopadas con boro.

Los hallazgos de este estudio brindan optimismo sobre el uso de materiales de diamante como fotoelectrodos alimentados con energía solar. Estos materiales ofrecen una oportunidad única para diversas aplicaciones y pueden explorarse más a fondo. La combinación de diferentes métodos espectroscópicos utilizados en este estudio puede allanar el camino para avances en otros materiales semiconductores fotoactivos.

El estudio se publica en la revista Small Methods.

Fuente: Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes (cita eliminada)