Theo thông tin từ các phương tiện truyền thông nước ngoài, các nhà nghiên cứu tại Viện Max Planck về Hóa lý Solid (Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids) của Đức và Viện Khoa học Weizmann (Weizmann Institute of Science) của Israel đã phát hiện ra một phương pháp mới, sử dụng một loại tinh thể đặc biệt (có thể lợi dụng đặc tính lượng tử của electron) để sản xuất năng lượng hydro sạch.
(Nguồn hình ảnh: Viện Max Planck về Hóa lý Solid)
Như một phương thức sản xuất năng lượng bền vững đầy hứa hẹn, phương pháp phân giải nước có thể phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy. Tuy nhiên, quá trình này từ lâu đã gặp thách thức từ động lực học hóa học chậm chạp của phản ứng tạo oxy, dẫn đến hiệu suất sản xuất hydro thấp và chi phí cao.
Đội ngũ nghiên cứu quốc tế đã tìm ra giải pháp cách mạng, thông qua việc sử dụng tinh thể đặc biệt với cấu trúc “chiral” nội tại độc đáo (tức là cấu trúc nguyên tử sắp xếp theo kiểu trái xoắn hoặc phải xoắn) có thể cải thiện đáng kể quá trình phân giải nước.
Những tinh thể chiral topo này được tạo thành từ rhodium cùng với các nguyên tố như silic, thiếc, bismuth, có khả năng điều khiển spin của electron xuất sắc. Đặc điểm lượng tử này cho phép electron di chuyển một cách hiệu quả đến quá trình tạo oxy, từ đó làm tăng tốc độ phản ứng hóa học.
Tiến sĩ Xia Wang, nhà nghiên cứu chính tại Viện Max Planck về Hóa lý Solid cho biết: “Những tinh thể này về cơ bản là máy lượng tử. Chúng tôi đã sử dụng đặc tính spin độc đáo của electron để tạo ra một chất xúc tác có hiệu suất cao gấp 200 lần so với các vật liệu truyền thống.”
Giáo sư Binghai Yan tại Viện Khoa học Weizmann cho biết: “Chất xúc tác này vẫn chứa các nguyên tố hiếm. Nhưng chúng tôi tự tin rằng, dựa trên thiết kế này, chúng tôi sẽ sớm tung ra một chất xúc tác hiệu quả và bền vững.”
Đột phá này đại diện cho một bước nhảy tiềm năng trong công nghệ năng lượng tái tạo. Chất xúc tác mới có thể làm cho việc sản xuất hydrogen nhanh hơn, hiệu quả hơn và tiết kiệm hơn, từ đó góp phần vào việc đạt được một tương lai năng lượng sạch. Nghiên cứu này cho thấy cách công nghệ vật lý lượng tử tiên tiến có thể giải quyết những thách thức năng lượng thực tế.