Команда исследователей из Американского института физики не проводила экспериментов в лаборатории, чтобы найти идеальный материал-фотокатализатор. Вместо этого ученые вычислили наиболее подходящий вариант с помощью суперкомпьютера. Оказалось, что уникальными свойствами обладают галоидные двойные перовскиты. 

Ранее исследователи экспериментировали с другими фотокаталитическими материалами. Один из них — диоксид титана (TiO2) — способен поглощать солнечный свет для последующего фотокатализа, но этот процесс проходит недостаточно эффективно. Другие материалы для расщепления воды на кислород и водород также не прошли проверку и не получили широкого применения. 

На суперкомпьютере ученые рассчитали квантовые энергетические состояния четырех типов галоидных двойных перовскитов. Два из них — Cs2BiAgCl6 и Cs2BiAgBr6 — показали наилучшие результаты. Они впитывают свет в видимой части спектра эффективнее, чем TiO2. Также они производят электроны и дырки — квазичастицы с положительным зарядом — с достаточным запасом энергии для проведения фотокатализа. По словам ученых, это редкий случай, когда в одном материале сочетается сразу несколько важных свойств.

«Если мы откроем материал, который станет эффективным фотокатализатором для расщепления воды, то это будет грандиозный прорыв», — цитирует автора исследования Фелисиано Жустино Science Daily. 

Физики также подтвердили, что для фотокатализа могут применяться и двойные перовскиты, не содержащие токсичный свинец. В дальнейшем ученые планируют провести серию лабораторных экспериментов, чтобы доказать свою гипотезу.

Пока широкому применению перовскитов препятствуют три момента: дороговизна, токсичность и низкий показатели стабильности. Недавно исследователи из Института AMOLF (Нидерланды) открыли метод превращения дешевого карбоната кальция в дорогой перовскит. В это же время корейские ученые нашли способ производить перовскитные модули без ущерба для экологии, но при этом без существенной потери стабильности материала