Специалисты Евразийского НОЦ в сотрудничестве с белорусскими коллегами обнаружили новые соединения для солнечной и водородной энергетики. Совместная работа ученых Молодежной лаборатории «Металлы и сплавы при экстремальных воздействиях» Уфимского университета науки и технологий и «Компьютерное проектирование микро- и наноэлектронных систем» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники поможет создать сверхновые транзисторы и солнечные элементы.
Сотрудники лаборатории, созданной в рамках нацпроекта «Наука и университеты», совместно с учеными из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники в ходе масштабного квантово-механического моделирования обнаружили 67 новых соединений галогенов (хлора, брома, фтора и йода), которые могут существовать в двумерном виде.
Совместное открытие дает возможность создать приборы для преобразования солнечной энергии, такие как высокоэффективные транзисторы и солнечные элементы. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, а также Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований, опубликованы в журнале 2D Materials.
Двумерные структуры благодаря своим размерам и большой площади поверхности обладают необычными свойствами, включая высокую механическую прочность и уникальные оптоэлектронные характеристики. Переход от объемной структуры к двумерной открывает новые перспективы использования давно известного класса материалов во многих областях, включая электронику и энергетику.
– Мы выяснили, что некоторые соединения способны под действием света расщеплять воду на водород и кислород, то есть пригодны для применения в качестве материалов для солнечной и водородной энергетики. То есть, если создать элементы солнечных батарей из соединений цинка, хлора и йода или цинка, брома и йода, они позволят удешевить производство водорода примерно в три раза по сравнению с используемыми сейчас технологиями, – рассказывает руководитель лаборатории БГУИР Мария Баранова.
Уфимские и белорусские ученые создали базу на основе обнаруженных соединений двумерных галогенидов и разместили ее в открытом доступе, поэтому воспользоваться ею может любой желающий. По словам одного из авторов проекта, научного сотрудника БГУИР Дмитрия Гвоздовского, в будущем с этой базой сможет работать искусственный интеллект, который по требуемым человеку физическим свойствам будет проектировать соответствующую структуру материала.
– В дальнейшем мы планируем оценить возможность использования этих галогенидов в других прикладных областях. Например, из них возможно создать эффективные рабочие слои для тандемных солнечных элементов. За счет высокой светочувствительности соединений такие слои будут предотвращать утечку заряда, то есть повысят эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию, – делится планами руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, старший научный сотрудник Уфимского университета науки и технологий, Андрей Кистанов.
По словам руководителя лаборатории, доктора наук, профессора Елены Корзниковой, такие научные достижения не только подтверждают высокий потенциал Молодежной лаборатории, но и способствуют развитию научных исследований в области энергетики на глобальном уровне. Это открытие по достоинству оценил и поддержал грантом Российский Научный Фонд.
– Ключевой задачей лаборатории является не только проведение научных исследований, но и воспитание будущих ученых. Молодые специалисты здесь имеют уникальную возможность работать в тесном контакте с ведущими профессионалами в своей области, обучаясь у опытных коллег и развивая свои профессиональные качества. Такой подход позволяет молодым исследователям не просто войти в научное сообщество, но и внести в него собственный значимый вклад, – комментирует Руководитель Администрации Главы Республики Башкортостан Максим Забелин.
Справочно.
Научно-исследовательская лаборатория Евразийского НОЦ «Металлы и сплавы при экстремальных воздействиях» была создана в 2021 году в рамках национального проекта «Наука и университеты». Работы в лаборатории ведутся по 3 взаимосвязанным направлениям, а именно атомистические моделирование, экспериментальное исследование металлов и сплавов после больших деформаций и функциональные покрытия в экстремальных условиях.
Строительство Межвузовского студенческого кампуса мирового уровня в Уфе ведется по поручению Президента РФ Владимира Путина и в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты» Минобрнауки России. Проект уфимского кампуса – это студенческое пространство с жилыми помещениями на 4,3 тысячи человек, учебно-научным комплексом, лабораториями, деловыми зонами, магазинами, уютными скверами и другими объектами комфортной городской среды, которые также будут доступны для всех жителей и гостей Уфы.