… με τη βοήθεια της υδραζίνης

Credit: Los Alamos National Laboratory [1]

Η υδραζίνη χρησιμοποιείται ως αντιοξειδωτικό και ως καύσιμο πυραύλων. Στην ταινία του Ridley Scott, «The Martian», ο αστροναύτης που ξέμεινε στον Άρη (Matt Damon) χρησιμοποίησε την χημεία για να δημιουργήσει νερό από τα καύσιμα των πυραύλων – υδραζίνη και υδρογόνο.

Αν αντιστρέψουμε τη διαδικασία, με τη βοήθεια της υδραζίνης, μπορούμε να δημιουργήσουμε υδρογόνο από το νερό αλλάζοντας την αγωγιμότητα σε έναν ημιαγωγό. Πρόκειται για έναν μετασχηματισμό με μεγάλες εφαρμογές στην ενέργεια και τα ηλεκτρονικά.

Σύμφωνα με τον Gautam Gupta που καθοδηγεί την συγκεκριμένη έρευνα στο εργαστήριο του Los Alamos, μια σταγόνα υδραζίνης διαλυμένη σε νερό, μπορεί να αυξήσει τα ηλεκτρόνια σε έναν ημιαγωγό, δημιουργώντας έναν από τους καλύτερους ηλεκτροκαταλύτες υδρογόνου.

Τα τελευταία χρόνια οι ερευνητές της επιστήμης των υλικών ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για τις ηλεκτρικές και καταλυτικές ιδιότητες επιφανειών διχαλκογενιδίων μετάλλων μετάπτωσης, όπως WS₂, και MoS₂ , που εμφανίζουν μια δομή όπως ο γραφίτης. Αυτή η πολυεπίπεδη δομή προσδίδει μοναδικές δυνατότητες στην τροποποίηση της λειτουργικότητας αυτών των υλικών.

Στην εργασία των Cummins et al [2] μελετάται το υλικό ΜoS₂ ή ο συνδυασμός MoO_x /ΜoS₂ ως προς την ηλεκτροκατάλυση της αντίδρασης παραγωγής υδρογόνου. Η προσθήκη διαλύματος υδραζίνης στο υλικό ΜoS₂ αυξάνει σημαντικά την ηλεκτροκαταλυτική απόδοση. Επιπλέον φαίνεται πως το ΜoS₂ αλλάζει την ημιαγώγιμη συμπεριφορά του προς περισσότερο μεταλλική (αγώγιμη) μετά την έκθεσή του στην υδραζίνη.

Το πιο ενδιαφέρον με αυτό το αποτέλεσμα είναι ότι αποτελεί μια διαφορετική μέθοδο νόθευσης των ημιαγωγών, όπου χημικές ουσίες προστίθενται στον ημιαγωγό για να μεταβληθεί η συγκέντρωση των φορέων φορτίου (ηλεκτρόνια ή οπές).

Σύμφωνα με τον Dustin Cummins, έναν από τα μέλη της ερευνητικής ομάδας, στην περίπτωση της υδραζίνης «νοθεύουμε» το υλικό απευθείας με ηλεκτρόνια, χωρίς να αλλάζουμε την αρχική χημική του σύσταση.

Το ότι η υδραζίνη αυξάνει τους φορείς του αρνητικού φορτίου (ηλεκτρόνια) σε ανόργανους ημιαγωγούς είχε παρατηρηθεί από το 1970, αλλά η κατανόηση της διαδικασίας ήταν ελλιπής. Η τωρινή εργασία αποτελεί ένα βήμα προς την ερμηνεία του ρόλου της υδραζίνης στην δραστική αλλαγή των ιδιοτήτων υλικών σε θερμοκρασία δωματίου κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια επανάσταση στην παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων, όπως το υδρογόνο, αλλά και σε διάφορες ηλεκτρονικές εφαρμογές.

πηγές:
1. «Efficient hydrogen production made easy», http://scienmag.com/efficient-hydrogen-production-made-easy/
2. «Efficient hydrogen evolution in transition metal dichalcogenides via a simple one-step hydrazine reaction», http://www.nature.com/ncomms/2016/160610/ncomms11857/full/ncomms11857.html

Κατηγορίες:ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ, ΧΗΜΕΙΑ

Ετικέτες: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ