Usando a luz do sol para conduzir reações químicas, como a fotossíntese artificial, em breve poderá se tornar muito mais eficiente graças aos nanomateriais.

Esta é a conclusão de um estudo publicado hoje liderado por pesquisadores do Departamento de Física do Imperial College London, o que poderia ajudar a melhorar as tecnologias de energia solar e ser usado para novas aplicações, como usar a luz do sol para decompor produtos químicos prejudiciais.

A luz solar é usada para conduzir muitos processos químicos que não ocorreriam de outra forma. Por exemplo, dióxido de carbono e água normalmente não reagem, mas no processo de fotossíntese, as plantas usam esses dois produtos químicos e, usando a luz do sol, produzir oxigênio e açúcar.

A eficiência desta reação é muito alta, o que significa que grande parte da energia da luz solar é transferida para a reação química, mas até agora os cientistas não conseguiram imitar esse processo em dispositivos artificiais feitos pelo homem.

Um dos motivos é que muitas moléculas que podem sofrer reações químicas com a luz não absorvem a luz com eficiência. Eles dependem de fotocatalisadores - materiais que absorvem a luz com eficiência e, em seguida, passam a energia para as moléculas para conduzir as reações.

No novo estudo, pesquisadores investigaram um material fotocatalisador artificial usando nanopartículas e descobriram como torná-lo mais eficiente.

Isso pode levar a melhores painéis solares, já que a energia do Sol poderia ser colhida com mais eficiência. O fotocatalisador também pode ser usado para destruir poluentes líquidos ou gasosos, como pesticidas na água, aproveitando a luz solar para gerar reações que decompõem os produtos químicos em formas menos prejudiciais.

O autor principal, Dr. Emiliano Cortés, do Departamento de Física do Imperial, disse:"Esta descoberta abre novas oportunidades para aumentar a eficiência do uso e armazenamento da luz solar em várias tecnologias.

"Ao usar esses materiais, podemos revolucionar nossos recursos atuais de armazenamento e uso da luz solar com implicações importantes na conversão de energia, bem como novos usos, como destruição de moléculas ou gases poluentes e limpeza de água, entre outros."

O material que a equipe investigou é feito de nanopartículas de metal - partículas de apenas bilionésimos de metro de diâmetro. Seus resultados são publicados hoje no Journal Nature Communications .

O time, que incluiu pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Duisburg-Essen, na Alemanha, liderados pelo Professor Sebastian Schlücker e teóricos do Rensselaer Polytechnic Institute e da Harvard University nos EUA, mostraram que reações químicas induzidas pela luz ocorrem em certas regiões sobre a superfície desses nanomateriais.

Eles identificaram quais áreas do nanomaterial seriam mais adequadas para transferir energia para reações químicas, rastreando a localização de nanopartículas de ouro muito pequenas (usadas como marcadores) na superfície do material nanocatalítico de prata.

Agora que eles sabem quais regiões são responsáveis ​​pelo processo de coleta de luz e sua transferência para reações químicas, a equipe espera ser capaz de projetar o nanomaterial para aumentar essas áreas e torná-lo mais eficiente.

O principal pesquisador, Professor Stefan Maier, disse:"Esta é uma demonstração poderosa de como as nanoestruturas metálicas, que investigamos em meu grupo no Imperial nos últimos 10 anos, continuam a nos surpreender em suas habilidades de controlar a luz em nanoescala.

"A nova descoberta descoberta pelo Dr. Cortés e seus colaboradores na Alemanha e nos Estados Unidos abre novas possibilidades para este campo nas áreas de fotocatálise e nanoquímica."