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Relation entre la Structure du nitrure de carbone et les énergies de liaison Exciton
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Le soleil est une source naturelle inépuisable d'énergie qui innonde de 65 Petawatts la surface de la Terre à chaque instant. La moitié de cette énergie est de la lumière visible. La photosynthèse artificielle reproduits les différentes étapes du processus de stockage de l'énergie par les plantes à l'aide de dispositifs conçus par l'homme en induisant des réactions chimiques. Le nitrure de carbone graphitique, de formule g-CxNyHz a été largement étudié comme élément absorbant la lumière dans les cellules à décomposition photocatalytique de l'eau. Récemment, la structure cristallographique du g-C3N4 graphitique complètement polymérisé a été caractérisée. Les natures atomique et électronique de ces sturctures ont été retrouvées par DFT. Elles révèlent une structure fortement conjugée pour le g-C3N4 complètement polymérisé et une structure plane pour le g-C6N9H3 incomplètement polymérisé. |
Les énergies de liaison exciton des structures de type heptazine sont plus basses que celles de leurs analogues triazine, et elles sont plus basses pour les structures complètemeht polymérisées que pour leurs analogues incomplètement polymerisées. Les faibles constantes dielectriques et les petites mobilités des charges résultent en de fortes énergies de liaison exciton et ainsi qu'en de faibles probabilités de dissociation pour ces excitons. Cela confirme la nécessité d'une morphologie inspirée par les arcfitectures d'hétérojonction du matériau pour assurer une efficace génération de porteurs de charges. Les composés étudiés peuvent être considés comme intermédiaires entre des semiconducteurs inorganiques et des semiconducteurs organiques en termes de leur propriétés de photoabsorption.
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