p Os químicos encontraram um novo, método mais eficiente para realizar reações impulsionadas pela luz, abrindo outro caminho possível para aproveitar a luz do sol para obter energia. O jornal Ciência está publicando o novo método, que é baseado em plasmon - um movimento especial de elétrons envolvidos nas propriedades ópticas dos metais. p "Descobrimos uma maneira nova e inesperada de usar o metal plasmônico que tem potencial para uso na conversão de energia solar, "diz Tim Lian, professor de físico-química na Emory University e principal autor da pesquisa. "Nós mostramos que podemos coletar os elétrons de alta energia excitados pela luz no plasmon e então usar essa energia para fazer química."

p Plasmon é um movimento coletivo de elétrons livres em um metal que absorve e espalha a luz fortemente. Um dos exemplos mais vívidos de plasmon de superfície pode ser visto nos intrincados vitrais de algumas catedrais medievais, um efeito obtido por meio de nanopartículas de ouro que absorvem e espalham a luz visível. O Plasmon é altamente ajustável:a variação do tamanho e da forma das nanopartículas de ouro no vidro controla a cor da luz emitida.

p A ciência moderna está explorando e refinando o uso desses efeitos plasmônicos para uma gama de aplicações potenciais, da eletrônica à medicina e às energias renováveis.

p Laboratório de Lian, que se especializou em explorar a transferência de carga movida a luz para a conversão de energia solar, experimentou maneiras de usar o plasmon para tornar esse processo mais eficiente e sustentável.

p O ouro é frequentemente usado como um catalisador, uma substância para conduzir reações químicas, mas não como um fotocatalisador:um material para absorver a luz e então fazer química com a energia fornecida pela luz.

p Durante a fotocatálise, um metal absorve luz fortemente, excitando rapidamente muitos elétrons. "Imagine os elétrons subindo e descendo no metal, "Lian diz." Uma vez que você os excita neste nível, eles caem no chão. Toda a energia é liberada como calor muito rápido - em picossegundos. "

p Os pesquisadores queriam encontrar uma maneira de capturar a energia nos elétrons excitados antes de ser liberada como calor e, em seguida, usar elétrons quentes para alimentar as reações.

p Por meio da experimentação, eles descobriram que o acoplamento de nano-hastes de seleneto de cádmio, um semicondutor, a uma ponta de nanopartícula de ouro plasmônico permitiu que os elétrons excitados no ouro escapassem para o material semicondutor.

p "Se você usar um material com um certo nível de energia que pode se ligar fortemente ao plasmon, então, os elétrons excitados podem escapar para o material e permanecer no alto nível de energia, "Lian diz." Nós mostramos que você pode coletar elétrons antes que eles colidam e relaxem, e combinar a propriedade catalítica do plasmon com sua capacidade de absorção de luz. "

p Em vez de usar calor para fazer química, este novo processo usa metais e luz para fazer fotoquímica, abrindo um novo, potencialmente mais eficiente, método de exploração.

p "Agora estamos analisando se podemos encontrar outros aceitadores de elétrons que funcionem no mesmo processo, como uma molécula ou catalisador molecular em vez de seleneto de cádmio, "Lian diz." Isso tornaria este processo um esquema geral com muitas aplicações potenciais diferentes. "

p Os pesquisadores também querem explorar se o método pode conduzir a oxidação da água movida a luz de forma mais eficiente. Usar a luz solar para dividir a água para gerar hidrogênio é um dos principais objetivos na busca por energia solar sustentável e acessível.

p "Usar a luz solar ilimitada para mover elétrons e aproveitar a energia catalítica é um desafio difícil, mas temos que encontrar maneiras de fazer isso, "Lian diz." Não temos escolha. A energia solar é a única fonte de energia que pode sustentar a crescente população humana sem um impacto ambiental catastrófico. "