協調適応接合が全体的な光電気化学的水分解を支配する

粒子系における全体的な水分解のための太陽から水素への転換効率は3%未満と低い。この制限は、大部分がキャリア選択的な電子およびホール接触を水素および酸素発生電極触媒へエンジニアリングできないことによる理解不足に起因する。SrTiO₃モデル半導体に対するデュアルワーキング電極および元素特異的な電気ポテンシャル測定を用いた操業中の常圧X線光電子分光法により、選択的キャリア収集が協調適応接合から生じることを示した。照明下で、金属酸化物電極触媒によるホール収集が金属カチオンの酸化を促進し、効果的な界面電子バリアを増加させ、ホール選択性を改善する。同時に、電子はPtのような金属水素触媒上に蓄積し、水素的種を形成して電子バリアを低下させる。これらの発見は、結晶面仕事関数の違いが電荷分離を支配するという考えに挑戦し、材料システム全体にわたる粒子光触媒を改善するための協調適応接合の新しい概念的枠組みを確立する。