A conversão de água em hidrogênio é uma reação fundamental alimentada pela luz, mas a falta de drivers artificiais adequados, ou fotocatalisadores, pois esta reação tem dificultado seu desenvolvimento comercial. Espera-se que as nanopartículas semicondutoras decoradas com platina preencham essa lacuna; Contudo, a produção dessas partículas minúsculas normalmente requer deposição de metal em alta temperatura ou técnicas de irradiação ultravioleta em solventes orgânicos. Quando sintetizado em água, como uma alternativa benigna, as partículas tendem a formar aglomerados durante a deposição do metal. Esta aglomeração indesejada agora pode ser evitada, graças a um método desenvolvido por uma equipe de pesquisa do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais em Cingapura.

Liderado por Yinthai Chan, a equipe usou uma fina camada hidrofílica de sílica para encapsular nanopartículas semicondutoras individuais. De acordo com Chan, este encapsulamento é a principal diferença entre o método de sua equipe e os sistemas de fase aquosa anteriores. Esses sistemas tornam as nanopartículas dispersíveis em água, substituindo as moléculas orgânicas hidrofóbicas, que ligam o semicondutor sintetizado, com compostos hidrofílicos, ou ligantes. "Nossa estratégia é certamente mais robusta do que aquelas abordagens livres de agregação em que a perda de ligante pode ocorrer facilmente após mudanças no ambiente de solvente, "Chan diz.

Para produzir as nanoestruturas semicondutoras de metal, Chan e seus colegas de trabalho primeiro revestiram ultra-pequeno, contendo cádmio, tetrápodes semicondutores em sílica usando um procedimento de emulsão à base de surfactante em água (veja a imagem). Facilmente disperso e estável em meio aquoso, as estruturas resultantes exibiam um revestimento de sílica multicamadas que consistia em uma camada dura, 'crosta' externa fortemente tecida envolvendo uma camada macia, camada interna porosa. Ao remover seletivamente esta camada interna com um agente de condicionamento ácido, a equipe efetivamente criou uma concha oca ao redor de cada tetrápode. A redução mediada por água de um precursor de platina, concomitante com sua difusão através da casca porosa, gerou partículas de metal que se estabeleceram nos braços do tetrápode.

Mais importante, Chan e sua equipe descobriram que o encapsulamento permitiu reações de troca catiônica sem precedentes que trocaram os íons cádmio por íons prata ou paládio, produzindo novos tetrápodes semicondutores de platina. "Essas combinações nanoestruturadas de metal-semicondutor não eram facilmente alcançáveis ​​por métodos estabelecidos, e certamente não por meio de condições de reação aquosa moderada, "Notas de Chan. Uma avaliação posterior revelou a presença de um filme ultrafino de sulfeto de platina na interface metal-semicondutor." Este filme único é responsável por preservar a estrutura metálica durante a troca catiônica da nanoestrutura semicondutora subjacente, " ele explica.

A equipe está atualmente investigando as propriedades catalíticas de seus tetrápodes. "Acreditamos que sua estabilidade e capacidade eficiente de coleta de luz podem proporcionar uma vantagem competitiva sobre outras nanoestruturas semicondutoras de metal no que diz respeito à fotocatálise, "diz Chan.