Канадские ученые совершили крупный прорыв в технологии солнечной энергетики, получив новый материал, способный напрямую преобразовывать солнечный свет в тепло с беспрецедентной эффективностью. Он состоит из тонких пленок особой фазы оксида титана. Разработка может привести к появлению новых технологий энергоэффективных зданий, устойчивого производства топлива и очистки воды без дополнительного источника электроэнергии, помимо солнечного света.

Традиционные способы производства оксидов титана сопряжены с определенными трудностями, пишет IE. Этот материал принадлежит к группе «Магнели-фаз», субстехиометрическим формам оксида титана с уникальными электрическими и химическими свойствами. Хотя его потенциал уже был признан, с практическим применением возникают проблемы. Методы термического восстановления в порошкообразной форме, как правило, не позволяют синтезировать чистую фазу материала Ti₄O₇ и не позволяют точно контролировать его состав, морфологию и наноструктуру, ограничивают потенциал материала, в частности его электропроводность.

Для того чтобы преодолеть эти ограничения, ученые из Национального научного института (INRS) применили магнетронное распыление — метод нанесения тонких пленок, широко используемый в полупроводниковой промышленности. Слой толщиной несколько сотен нанометров они нанесли на различные подложки, в том числе, на металл, кремний и стекло. Пленка Ti₄O₇ полностью изменила свойства поверхности подложки, которая могла достигать относительно большой площади.

Присущая материалу устойчивость к коррозии и высокая электропроводность делают его подходящим для создания высокопроизводительных анодов, которые могут эффективно удалять стойкие загрязнители из воды. Кроме того, материал может быть полезен при производстве водорода и аммиака.

«Благодаря исключительной способности к фототермическому преобразованию этот тип покрытия также актуален для производства умных окон с подогревом, что является существенным преимуществом с точки зрения экономичности и энергоэффективности», — говорится в пресс-релизе.

Что же касается пользы для науки, то результаты работы впервые установили фундаментальную связь между оптической поглощательной способностью и эффективностью преобразования пленок Ti₄O₇.