贾努斯异质双层材料——具有独特属性的双面材料——可能是高效制造清洁氢燃料的关键。
如果有一种高效的方法，可以利用阳光的力量生产出可行的、环保的替代化石燃料的解决方案呢？东北大学和越南国立大学胡志明市分校的研究人员的一项重大发现可能使我们更进一步。该团队识别出了二维（2D）贾努斯异质双层材料在绿色能源转换中的关键因素。在研究的材料中，WS₂-SMoSe异质双层表现突出，太阳能转氢转换效率达到16.62%，超过了许多现有材料，并且大多数材料的效率都低于15%。
光催化水分解利用阳光将水分子分解为氢气和氧气。这种清洁的氢燃料可以为车辆和家庭提供动力，显著减少温室气体排放，帮助应对全球变暖。然而，传统材料在光催化中面临着重大挑战，包括低效率和快速的电子-空穴复合。这一创新直接解决了这些问题，为更可持续的未来铺平了道路。
由东北大学前沿研究跨学科科学研究所的助理教授阮春雄和越南国立大学胡志明市分校的副教授武氏汉秋领导的团队正在探索贾努斯和过渡金属硫族化物（TMDC）材料的激动人心的组合。
他们研究了20种不同的配对，确认贾努斯异质双层是水分解的有希望的候选材料。与传统的二维材料不同，这些独特的贾努斯TMDC在每一面具有不同的硫族元素，从而产生固有的偶极和强内电场。这些自然电场增强了阳光产生的电荷的分离，显著提升了这些材料的光催化性能。通过揭示原子排列的原则，我们可以为选择光催化太阳能转换的最佳材料提供明确的指导。
“将TMDC与贾努斯层结合起来就像是在用乐高搭建——几乎有无数种组合可以尝试。我们的方法使我们能够高效、精确地识别最有前景的水分解材料组合，大大加快了发现过程，”首席作者阮传嘉宝（越南国立大学胡志明市分校）表示。
阮春雄表示：“我们的发现为可持续氢生产提供了新的视角，支持环境保护和能源独立。团队致力于在未来的研究中探索更多的材料组合，以发现最可持续的选择。”
