لقد حول الاستمرار في زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والاعتماد العالمي الكثيف على الوقود الأحفوري، أزمتي الطاقة والبيئة إلى واحدة من أهم التحديات في عصرنا الحالي.
وفي هذا الصدد، برز الهيدروجين الأخضر كخيار استراتيجي لمستقبل الطاقة، وذلك بسبب كثافته الطاقة العالية وعدم إنتاجه لثاني أكسيد الكربون أثناء عملية الاحتراق. ومع ذلك، تعتمد الطرق التقليدية لإنتاج الهيدروجين مثل تعديل البخار أو التحليل الكهربائي على استهلاك واسع النطاق للكهرباء والموارد الأحفورية. ولهذا السبب، اتجه انتباه الباحثين حول العالم إلى تقنية التحلل الكهروضوئي للماء (PEC-WS)، والتي توفر إمكانية إنتاج الهيدروجين بشكل مستدام باستخدام ضوء الشمس والماء.
من بين المواد شبه الموصلة لصنع الأقطاب الضوئية، يعد مركب بروفسكايت CsPbBr₃ خيارًا جذابًا للغاية بسبب خصائصه مثل القدرة على ضبط فجوة النطاق (2.3 إلكترون فولت)، وطول انتشار حاملات الشحنة الطويل، وإمكانية المعالجة بتكلفة منخفضة في الظروف المحيطة. ومع ذلك، فإن الطبقات الرقيقة لهذا المادة لا تعمل بشكل كاف في امتصاص الضوء، كما أنها لا تمتلك الاستقرار الكافي في البيئات المائية.
للتغلب على هذه التحديات، استخدم فريق من الباحثين الإيرانيين من جامعة أصفهان، والجامعة التكنولوجية أميركبير – وحدة ماهشهر، وشركة معرفية، ومعهد العلوم الأساسية، هيكل نانوي الأوبال العكسي لثاني أكسيد التيتانيوم (IOT) كطبقة ناقلة للإلكترونات وسقالة لـ CsPbBr₃. هذا الهيكل ثلاثي الأبعاد، المعروف باسم البلورة الفوتونية، يعزز امتصاص الفوتونات في طبقة البروفسكايت من خلال خلق فجوات فوتونية وزيادة المسار الفعال للضوء.
