محققان انگلیسی موفق به استفاده از نانوذرات پلاسمونیک به‌عنوان فتوکاتالیست مصنوعی شدند تا از آن برای انجام واکنش‌های شیمیایی استفاده کنند.
استفاده از نانوذرات به‌عنوان فتوکاتالیست مصنوعی
یافته‌های اخیر محققان نشان می‌دهد که می‌توان از نانوذرات فلزی به‌منظور انجام فتوسنتز مصنوعی استفاده کرد. این سامانه امکان تولید انرژی با کارایی بالا از نور خورشید را فراهم می‌کند.
مواد نانوساختار دارای خواص رزونانس پلاسمونیک هستند که از آن می‌توان برای متمرکز کردن نور در مقیاس نانومتری استفاده کرد.
یک تیم تحقیقاتی از امپریال کالج لندن و چند موسسه تحقیقاتی دیگر نشان دادند که می‌توان واکنش شیمیایی تحریک شده با نور را روی این نانوذرات انجام داد. این گروه نشان دادند که چه بخشی از این نانوماده برای انجام انتقال انرژی به واکنش شیمیایی مناسب است. برای رهگیری فرآیند، محققان از نانوذرات طلا استفاده کردند.
این گروه بخشی که واکنش در آن اتفاق می‌افتد را با قدرت تفکیک ۱۵ نانومتر روی نانوساختار پلاسمونیک نشان دادند که این کار با استفاده از فرآیند چرخه نور انجام می‌شود. در این روش محققان یک ساختار تک لایه‌ای خودآرا را روی نانوآنتن‌های پلاسمونیک نقره ایجاد کردند. این کار موجب بهبود کارایی تولید انرژی از نور خورشید می‌شود.
در حال حاضر کارایی پایین واکنش‌های شیمیایی تحریک شده با نور، بزرگترین مشکل در این حوزه است که با حل آن می‌توان مسیر تازه‌ای برای فتوکاتالیزهای مصنوعی باز کرد. این گروه تحقیقاتی نشان دادند که تنظیم قدرت میدان الکترومغناطیسی در یک آنتن پلاسمونیک و با کاهش مسیر حرکت الکترون، می‌توان کارایی واکنش را بهبود داد.
این گروه آنتنی را با نوک تیز طراحی کردند تا بخشی از آن به‌صورت شیمیایی غیرفعال باشد و بخش دیگر آن برای انتقال الکترون فعال باشد. هر دو بخش روی نانوآنتن در دسترس خواهد بود.
اتصال مولکول‌ها به منطقه‌ای که بالاترین امکان جدا شدن الکترون را داراست می‌تواند موجب بهبود کارایی فرآیند حرکت الکترون یا فوتون شود که از این ویژگی برای فتوسنتز، زیست‌حسگری، تصویربرداری و تبدیل انرژی می‌توان استفاده کرد.
از این فناوری می‌توان برای ساخت پنل‌های خورشیدی کاراتر استفاده کرد. این فتوکاتالیست برای شکستن مولکول‌های آلاینده و تبدیل آن به موادی با سمیت کمتر می‌توان استفاده کرد.
در حال حاضر محققان می‌دانند که چه بخشی از این نانومواد مسئول فرآیند جذب و انتقال نور و تبدیل آن به واکنش شیمیایی است. آنها قصد دارند این نانومواد را به‌گونه‌ای مهندسی کنند تا تعداد مناطق افزایش و کارایی آنها برای فرآیند جذب و انتقال انرژی بهبود یابد.
