Химики придумали новый и более эффективный метод реакции светлопроводимости. Таким образом исследователи еще один возможный путь действенного преобразования солнечного света в энергию. Новый метод основан на плазмонах — особом движении электронов, участвующих в оптических свойствах металлов.
— Мы открыли новый и неожиданный способ использовать плазмонный металл, который обладает огромным потенциалом для использования в целях конверсии солнечной энергии. Мы показали, что можем собирать высокоэнергетические электроны, возбужденные светом в плазмон, а затем использовать эту энергию, чтобы преобразовать ее в химию, — заявил Тим Лиан, профессор физической химии в Университете Эмори и ведущий автор исследования.
Плазмон – это коллективное движение свободных электронов в металле, которые сильно поглощают и рассеивают свет. Один из самых ярких примеров поверхностного плазмона можно увидеть на запутанных старинных витражах некоторых средневековых соборов, данный эффект достигается за счет золотых наночастиц, которые поглощают и рассеивают видимый свет. Плазмон очень легко настроить: изменение размера и формы золотых наночастиц в стекле контролирует цвет излучаемого света.
Современная наука изучает и совершенствует использование этих плазмонных эффектов для целого ряда потенциального применений, начиная от электроники до медицины и заканчивая возобновляемыми источниками энергии.
Лаборатория Лиан, которая специализируется на изучении преобразования заряженных частиц света в солнечную энергию, экспериментирует над плазмонами, чтобы сделать этот процесс более эффективны и устойчивым.
Как известно, золото часто используется в качестве катализатора, вещества которое ускоряет химические реакции, но не в качестве фотокатализатора.
Во время фотокатализации металл поглощает свет сильно, быстро возбуждая множество электронов – в течение пикосекунд.
Исследователи хотели найти способ, чтобы захватить энергию возбужденных электронов, прежде чем она превратится в тепло, а затем будет использована горячими электронами в качестве топлива для реакций.
Благодаря экспериментам ученые обнаружили, что объединение наностержней селенида кадмия, полу-проводника, в золотой плазмонный наконечник из наночастиц позволяет возбужденным в золоте электронам «бежать» в материал полупроводника.
То есть, вместо того чтобы использовать тепло, чтобы с произвести химическую реакцию, новый процесс использует металлы и свет для фотохимии, открывая новый, потенциально более эффективный метод для исследования.