- 新材料結合無機材料與生物組件以生產過氧化氫。
- 納米建築技術能將陽光、空氣和水轉化為化學品。
- 混合材料的過氧化氫產量是單獨半導體的五倍以上。
- 系統運行在環境條件下，使用廉價和豐富的材料。
美國研究人員開發出一種新材料，以更高效的方式生產過氧化氫。該材料由美國能源部阿岡那國家實驗室（Argonne National Laboratory）領導的團隊研發，將無機材料與生物組件結合，以生產過氧化氫。研究團隊還透露，過氧化氫在多種環境中被廣泛用於消毒、漂白和美白，從製造業到藥櫃不一而足。
納米建築技術的應用
這種混合材料是利用一種稱為納米建築技術（nanoarchitectonics）的技術開發的，該技術能將陽光、空氣和水轉化為珍貴的化學品。報導指出，納米建築技術使用納米級的構建塊，將材料組合成功能性架構，並經常受到生物系統的啟發。阿岡那國家實驗室的博士後研究員鄭鎬亨（Jinhyeong Jang）表示：「納米建築技術與人工智能和量子信息科學並駕齊驅，是 21 世紀最重要的技術之一。
我們的工作展示瞭如何利用它來調整生物系統以達到功能目的。」
混合材料的優勢
研究人員所開發的材料基於約 200 納米厚的層狀納米片，這一厚度約為人類頭髮的 500 倍。這些層形成一個混合系統：合成半導體材料氯氧化鉍與來自嗜鹽微生物（archaebacteria）的一種自然存在的光吸收生物材料的紫色膜相結合。當光照射在這種材料上時，紫色膜像生物太陽能電池板一樣，捕捉光能，並驅動氯氧化鉍界面上的質子和電子運動。這一過程幫助半導體將空氣和水中的氧轉換為過氧化氫。
根據報導，該混合材料生產的過氧化氫量是單獨使用半導體的五倍以上。該系統僅使用廉價和豐富的材料運行，阿岡那國家實驗室納米材料中心（Center for Nanoscale Materials, CNM）的科學家艾蓮娜·羅茲科娃（Elena Rozhkova）表示：「我們的系統在環境條件下運行，僅使用廉價且豐富的材料。如果我們要在工業上進行同樣的反應，則需要高能量輸入和更複雜的催化系統。
我們的方法展示了精心設計的納米-生物界面如何能在温和條件下指導化學反應。」
新材料對過氧化氫生產的影響
這項研究展示了納米建築技術在化學反應中的潛力，特別是在生產過氧化氫方面。通過結合無機材料與生物組件，研究人員能夠在環境友好的條件下提高產量，這對於工業應用具有重要意義。隨著對可持續生產方法的需求增加，這種新型混合材料可能會成為未來化學品生產的重要技術，進一步推動綠色技術的發展。