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一些研究预测，水分解反应可以由某些2D材料组催化 - 每组材料只有几个原子厚。一个特别有前途的组是2D Janus材料，其两侧各具有不同的分子组成。

通过《欧洲物理杂志B》中详述的新计算，中国山东师范大学的任俊峰及其同事提出了一组新的四种2D Janus材料，可能特别适合这项任务。

由于氢在燃烧时释放出丰富的能量，只有水作为副产品，因此它现在被广泛视为化石燃料的绝佳替代品。分裂水分子涉及氧化还原反应，其中电子和空穴参与还原和氧化反应。

由于它们是优良的半导体，2D Janus材料特别适合催化这种反应。当半导体绝缘价带中的电子吸收光子时，它被激发到材料的导带，留下带正电的空穴。反过来，这些材料既是电子的来源又是受体，这使得氧化还原反应更容易发生。

在他们的理论研究中，Ren的团队检查了其中四种材料：一个表面由硒或碲组成，另一个表面由溴或碘组成 - 两侧夹在砹的中间层。在这些半导体中，它们的价带和导带的能量相距足够远，以防止电子和空穴容易地重新组合：允许它们结合电子和空穴以产生氢和氧。

由于这四种材料都表现出优异的稳定性和光吸收性，研究人员认为它们可能是催化水分解反应的非常有希望的候选者。如果这些结果可以在实验中重现，Ren的团队希望这四种材料能够成为未来几十年全球消除碳排放的关键要素。