Moléculas como interruptores para tecnologias sustentáveis acionadas pela luz
Uma equipa de investigadores da LMU identifica novos mecanismos de atenuação plasmónica
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As nanoestruturas metálicas podem concentrar a luz de tal forma que podem desencadear reacções químicas. Os principais intervenientes neste processo são os plasmões - oscilações colectivas de electrões livres no metal que concentram a energia em volumes extremamente pequenos. Um novo estudo publicado na revista Science Advances mostra agora como as moléculas adsorvidas são cruciais para a rapidez com que estes plasmões perdem a sua energia.
A equipa liderada pelos nanofísicos da LMU, Dr. Andrei Stefancu e Professor Emiliano Cortés, identificou dois mecanismos fundamentalmente diferentes de amortecimento da interface química (CID), ou seja, o amortecimento plasmónico causado por moléculas adsorvidas. O mecanismo dominante depende da forma como os estados electrónicos da molécula estão alinhados com os da superfície metálica - neste caso, o ouro. Este alinhamento reflecte-se mesmo na resistência eléctrica do material.
Dois mecanismos identificados
No primeiro mecanismo, a molécula absorve a energia diretamente e de forma ressonante: se a energia do plasmon corresponder a um estado eletrónico desocupado da molécula, um eletrão pode passar imediatamente para esse estado. Este processo é extremamente rápido e depende fortemente da cor (energia) da luz incidente.
O segundo mecanismo funciona sem esta excitação ressonante. Em vez disso, os electrões sofrem uma dispersão difusa e inelástica na interface entre a superfície do ouro e a molécula. Esta dispersão faz com que os plasmões percam energia - e ao mesmo tempo aumenta a resistência eléctrica DC do ouro. O estudo mostra que este processo de dispersão e a atenuação plasmónica estão intimamente ligados.
Os resultados combinam dois fenómenos que foram anteriormente investigados separadamente: os efeitos eléctricos de superfície e a transferência de energia plasmónica. Mostram que o fluxo de energia entre a luz, o metal e as moléculas pode ser especificamente controlado simplesmente pela escolha das moléculas adsorvidas na superfície. Este facto abre novas possibilidades para a catálise por ação da luz, as tecnologias de sensores e os processos químicos eficientes do ponto de vista energético.
O estudo foi possível graças a uma colaboração internacional com investigadores do Imperial College London, da Universidad de La Laguna em Tenerife e da Rice University, que trabalharam em conjunto com a equipa da LMU. Como sublinha Emiliano Cortés: "Estas descobertas mostram que o fluxo de energia à nanoescala pode ser especificamente ajustado através de um desenho molecular e abre novas possibilidades de transferência de tecnologia e de aplicabilidade prática. Trata-se de um passo importante para processos sustentáveis que utilizam a luz solar para realizar reacções químicas, incluindo a produção de combustíveis e produtos químicos valiosos".
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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