Untuk pertama kalinya, para peneliti telah berhasil menciptakan sebuah molekul besi yang dapat berfungsi, baik sebagai fotokatalis untuk menghasilkan bahan bakar maupun sebagai sel surya untuk menghasilkan listrik. Hasilnya menunjukkan bahwa molekul besi dapat menggantikan logam yang lebih mahal dan lebih jarang yang digunakan saat ini.
Beberapa fotokatalis – katalis yang digunakan untuk mempercepat reaksi kimia yang membutuhkan atau melibatkan cahaya – dan sel surya didasarkan pada teknologi yang melibatkan molekul yang mengandung logam, yang dikenal sebagai kompleks logam. Tugas kompleks logam dalam konteks ini adalah menyerap sinar matahari dan memanfaatkan energinya. Logam-logam dalam molekul-molekul ini menimbulkan masalah besar, karena merupakan logam yang langka dan mahal, seperti logam mulia ruthenium, osmium dan iridium.
“Hasil kami sekarang menunjukkan bahwa dengan menggunakan desain molekul canggih, adalah mungkin untuk mengganti logam langka dengan besi, yang umum terdapat di kerak Bumi dan karena itu harganya menjadi murah,” kata Kenneth Wärnmark dari Universitas Lund di Swedia.
Bersama dengan koleganya, Kenneth Wärnmark sejak lama bekerja untuk mencari alternatif pengganti logam yang mahal. Para peneliti berfokus pada besi yang dengan enam persen prevalensinya berada di kerak bumi, secara signifikan lebih mudah untuk mendapatkan sumbernya. Para peneliti telah menghasilkan molekul berbasis besi mereka sendiri yang potensinya untuk digunakan dalam aplikasi energi matahari yang telah terbukti dalam penelitian sebelumnya.
Dalam studi baru ini, para peneliti telah bergerak satu langkah lebih jauh dan mengembangkan molekul berbasis besi baru dengan kemampuan untuk menangkap dan memanfaatkan energi cahaya matahari untuk waktu yang cukup lama untuk bereaksi dengan molekul lain. Molekul besi baru juga memiliki kemampuan untuk bersinar cukup lama sehingga memungkinkan para peneliti untuk melihat cahaya berbasis besi dengan mata telanjang pada suhu kamar untuk pertama kalinya.
“Hasil yang baik tergantung pada fakta bahwa kami telah mengoptimalkan struktur molekul di sekitar atom besi,” jelas rekan Petter Persson dari Universitas Lund.
Studi ini sekarang diterbitkan dalam jurnal Science. Menurut para peneliti, molekul besi tersebut dapat digunakan dalam fotokatalis jenis baru untuk produksi bahan bakar matahari, baik sebagai hidrogen melalui penguraian air ataupun sebagai metanol dari karbon dioksida. Selain itu, temuan baru ini membuka area potensial aplikasi lain untuk molekul besi, misalnya sebagai bahan pada dioda cahaya (LED).
Yang mengejutkan para peneliti Lund adalah mereka tiba dengan hasil baik dengan sangat cepat. Hanya dalam waktu lima tahun, mereka berhasil membuat besi menarik untuk aplikasi fotokimia, dengan sifat sebagian besar sama baiknya dengan logam mulia terbaik.
“Kami percaya itu akan memakan waktu setidaknya sepuluh tahun,” kata Kenneth Wärnmark.
