p O hidrogênio é crucial para a indústria de refino de petróleo e para a produção de produtos químicos essenciais, como a amônia usada em fertilizantes. Uma vez que produzir hidrogênio é caro, cientistas há muito procuram alternativas, métodos de eficiência energética para separar átomos de hidrogênio de fontes abundantes, como a água. p Estruturas em escala nanométrica consistindo de metal barato e esferas de óxido foram recentemente demonstradas como um excelente catalisador para uma reação de produção de hidrogênio alimentada apenas pela luz solar. O estudo foi concluído por Ming-Yong Han e seus colegas do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, Cingapura, trabalhando em colaboração com uma equipe de pesquisadores de Cingapura e França.

p Han e sua equipe misturaram esferas de ouro com 50 nanômetros de diâmetro em um precursor de dióxido de titânio, de forma que uma esfera de dióxido de titânio se formou na lateral de cada nanopartícula de ouro. Estruturas com este arranjo de duas esferas são conhecidas como partículas de Janus, nomeado após o deus de duas cabeças da mitologia romana. Enquanto as partículas de Janus foram suspensas em uma mistura de água e álcool isopropílico, Han e seus colegas de trabalho lançaram luz visível sobre eles e mediram a produção de hidrogênio, que prosseguiu a uma velocidade de 2 mililitros por minuto.

p Os pesquisadores então usaram modelos teóricos para mostrar que essa taxa de produção foi causada pelos chamados efeitos plasmônicos:isto é, os elétrons na superfície da nanopartícula de ouro na junção com o dióxido de titânio acoplado à luz incidente e formaram partículas híbridas luz-matéria chamadas polaritons de plasmon. A energia absorvida por essas partículas passa então para o líquido circundante, e isso levou à reação química de liberação de hidrogênio.

p "Nosso trabalho fornece uma visão sobre os mecanismos que serão úteis para o desenvolvimento futuro de fotocatalisadores de alto desempenho, "diz Han. Na verdade, Han e seus colegas de trabalho conseguiram melhorar ainda mais a eficiência da produção de hidrogênio:eles aumentaram a área da interface metal-óxido usando nanopartículas de ouro maiores.

p As partículas de Janus foram 100 vezes mais eficientes como um catalisador para a produção de hidrogênio do que as nanopartículas de ouro puro. Além disso, eles eram mais de uma vez e meia melhores do que outro tipo comum de nanopartícula plasmônica, partículas núcleo-casca, em que o material de óxido forma um revestimento em torno da nanopartícula de metal.

p "Em seguida, esperamos desenvolver uma melhor compreensão dos processos que ocorrem na interface metal-dióxido de titânio usando uma combinação de observações experimentais e simulações teóricas, "diz Han." Isso nos levará mais perto de nosso objetivo final de usar a iluminação solar como uma fonte abundante de energia renovável. "