Гібриди неблагородного плазмонного сплаву-напівпровідника типу ядро-оболонка для фотокаталізу видимого світла: конструкція, настроюваність та динаміка заряду

Обмеження в оптимізації динаміки заряду та довгостроковій стабільності каталітичних матеріалів, які є дорогими, крихкими та жорсткими порівняно зі звичайними плазмонними матеріалами з благородних металів, відомі досить давно. Щоб подолати ці обмеження, ми запропонували новий дизайн фотокаталітичних архітектур: гібриди ядро-оболонка, які використовують неблагородні плазмонні бінарні або потрійні ядра сплавів у контексті напівпровідникових оболонок, призначених для контролю переносу заряду, щоб дозволити селективне керування локалізованим поверхневим плазмонним резонансом у видимому спектрі. Напівпровідникова оболонка (шари атома) напівпровідника наноситься з похибкою близько 1-5 нм, що забезпечує ефективний перенос заряду та найменшу рекомбінацію. Серед характеристик конструкції є включення надтонкого діелектричного проміжного шару, який покращує тунелювання гарячих носіїв та запобігає деградації ядра, що, у свою чергу, знижує експлуатаційну стабільність. Отримана розроблена гібридна архітектура має високу фотокаталітичну ефективність при використанні опромінення видимим світлом завдяки збільшеному розділенню зарядів та покращеній швидкості реакції. Загалом, система має високу вартість, настроюваність та стабільність порівняно з фотокаталізаторами на основі благородних металів. Сталий та масштабований майбутній плазмонний сплав на основі неблагородних металів, гібридизований з точним контролем оболонки та робочими шарами, може запропонувати високоефективні матеріали для виробництва водню, очищення від забруднюючих речовин та загального стану навколишнього середовища.