| 硅不是适宜干这活儿的工具，它的电子缺乏合适的能量。所有的材质需要各自不同、准确无误的能量才有望让电子挣脱原子的束缚。硅原子只需要1.11eV(电子伏特)即可松开一个电子，但是促成水裂变则要求电子至少达到1.23eV的能量。 对于实际中迫切需要的材料，可以用异质化合物来研制。例如美国博林格林州立大学的工程师将硒化锌和硫化镉晶体同铂催化剂相结合而使合适的电子得以释放。但复杂的工艺和稀缺的材料孕育而成的装置，因商业化成本过高而难以应用。 于是，研究人员开始将目光重新投向铁锈。二氧化铁具有高达2.1eV的能源“命中率”，它还不带任何毒性，而且非常便宜。更为重要的是，它的“库存量”简直丰富到无所不在的地步。 纳米技术操控物理结构成本低廉令硅黯然失色 铁锈的稳定性同样十分重要。很多材料受到水裂解的腐蚀后会发生变形，但二氧化铁在腐蚀性环境中能维持长达一年，有人认为其耐蚀时间可能会更长，因为正如伦敦帝国理工学院的克劳斯˙海尔加德所描述的，“它不像是会生锈变形的样子。” 铁锈不是世界上最擅长将太阳能转变成氢的“高手”，最近的研究成果表明其理论极限值为16.8%。但光凭其来源丰富这一点就意味着数量是能弥补质量不足的。 不过，这种“灰姑娘式”的材料依然缺失一只水晶鞋。“它迄今为止的表现不甚理想，”加州理工学院的纳特˙刘易斯说，“那并不意味着我们无法让它有更好的表现。” 铁锈具有适合电解水的物理属性，但仅凭这一点并不意味着它能独力完成使命。所以，过去十年的铁锈研究大多是围绕着水中诱导电子而展开的。 需要解决的第一个问题，就是当年让哈迪和巴德陷于两难困境的同样障碍。二氧化铁的导电性不是很好，无法靠自身力量将足够的电子往外发送到更能发挥作用的边缘上。它需要得到来自外界的刺激，一个办法就是从所谓的串叠型电池装置中获取额外的太阳能。1991年，瑞士联邦理工学院(EPFL)洛桑分校的工程师迈克尔˙格雷策尔，利用为强化对光子吸收而用染料经过处理的薄层二氧化钛研制成染料敏化太阳能电池。在没有硅的情况下，这是一条生成电流既简易又廉价的捷径。只要将最终形成的电流反馈给底下的铁锈层，它们就能推出适合对水电解的正确电子。 格雷策尔的装置前所未有地达到了4%的效率。然而，那需要另外使用2个串叠型电池。额外能量对于提升电子形成更高的能级是必不可少的。要是没有这些能量，铁锈就会将电子往回抽吸到结晶阵列中，趁它们尚未变纯净之前重新予以吸收。 唯一的解决办法就是形成稀薄到足以让电子逃逸的铁锈层，其厚度大约为几十纳米。这在1975年甚至稍晚的90年代初期都是不可能办到的。然而，纳米技术在进入21世纪后取得了长足进步，不仅使得操控材料的物理结构成为可能，也催生了不少精致得令人称奇的解决方案。 丹尼森大学的乔丹˙卡茨研发出由几纳米宽的铁锈杆构成的薄涂层。如此窄小的宽度赋予装置以极大的表面积，同时也使水得以渗入锈杆间的纳米微隙中。这样可让电子和洞孔从材料中逃逸，进而同四周的水相汇合。但是卡茨表示，他远没有找到一种效率达到市场需求的材料。
瑞士理工学院的研究人员找到了一条切实可行的途径。为了协助电子逃逸，凯文˙希弗拉利用“云”沉淀物创造纳米锈，其中包括给表面喷洒雾状的铁溶液。这种沉淀方法会促使二氧化铁生长成大片的森林，里面尽是呈花椰菜状的显微“树木”，从而形成了那种允许电子逃走、但还可以大批量生产的分形表面积。 去年，希弗拉小组研制成一个工作装置，使用的无非是玻璃这种谈不上昂贵的材料。它的效率达到3.6%，与卡茨的装置不相上下，但无需借助于额外的串叠型电池。希弗拉声称，不出两三年的时间，他就能把效率提高到10%。
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