p Pepitas de ouro individuais em nanoescala, cobre, alumínio, prata e outros metais que capturam a energia da luz e a colocam para funcionar estão sendo empregados pelos cientistas da Rice University, que descobriram uma maneira de construir estruturas multifuncionais em nanoescala. p As estruturas têm núcleo de alumínio e são pontilhadas por ilhas metálicas ainda menores. Todos os materiais sustentam ressonâncias localizadas de plasma de superfície, oscilações coletivas dos elétrons dentro da nanoestrutura que se ativam quando a luz atinge a partícula.

p Essas oscilações em nanoescala na densidade do elétron podem potencializar reações químicas e até catalisadores promotores de reação.

p A técnica desenvolvida nos laboratórios das cientistas de materiais do Rice Emilie Ringe e Naomi Halas usa nanocristais de alumínio como base para ilhas de metal de transição ajustáveis ​​por tamanho que permitem ressonâncias localizadas de plasmon de superfície. O alumínio é um material plasmônico eficaz, mas adicionar partículas catalíticas menores de três colunas da tabela periódica aumenta a capacidade da estrutura de promover reações químicas impulsionadas pela energia da luz, como mostrado em uma colaboração anterior entre os grupos Halas e Ringe.

p A técnica permite química de superfície personalizável e reatividade em um material, disseram os pesquisadores. Pode ser útil para fotocatálise, espectroscopia de superfície aprimorada e plasmônica quântica, o estudo das propriedades quânticas da luz e como elas interagem com as nanopartículas.

p A pesquisa aparece na revista American Chemical Society ACS Nano .

p Os pesquisadores disseram que sua técnica geral de poliol pode ser usada para combinar vários materiais de uma forma simples, processo controlável.

p O estudante de graduação do Rice e autor principal Dayne Swearer e seus colegas usaram um método sintético de duas etapas que começou com a redução de um precursor de alumínio para partículas de alumínio purificado entre 50 e 150 nanômetros de largura. Eles suspenderam as partículas em etilenoglicol, adicionou um precursor de sal de metal e ferveu a solução para reduzir os sais que eventualmente nuclearam e cresceram em nano-ilhas que decoraram a superfície dos nanocristais de alumínio originais.

p Os pesquisadores descobriram, usando um microscópio eletrônico, que uma camada de óxido de alumínio nativo de 2 a 4 nanômetros separou o nanocristal de alumínio e as nano-ilhas catalíticas. Adicionalmente, em colaboração com Rowan Leary e Paul Midgley, cientistas de materiais na Universidade de Cambridge, a equipe conseguiu usar a tomografia eletrônica para identificar o tamanho e a localização de mais de 500 nano-ilhas de rutênio em um único nanocristal de alumínio.

p "A geometria em nanoescala natural desses novos materiais é realmente empolgante, "Swearer disse." Como uma fina camada de óxido de alumínio separa os dois materiais, podemos ajustar independentemente suas propriedades para atender às nossas necessidades em aplicações futuras. "

p O laboratório usou o método para decorar nanocristais de alumínio com ferro, cobalto, níquel, rutênio ródio, platina, paládio e irídio. As ilhas tinham apenas 2 nanômetros de largura e 15 nanômetros.

p Dispositivos personalizados que combinam as ilhas de alumínio e plasmonic tornarão as reações mais procuradas mais fáceis de desencadear, Ringe disse.

p Em 2016, a equipe mostrou que os nanocristais de alumínio decorados com ilhas de paládio, feito usando um método diferente, poderia ser usado para hidrogenações seletivas quando expostas à luz que não eram possíveis quando simplesmente aquecidas no escuro. "Esperamos que com este novo, extensa biblioteca de nanomateriais semelhantes, muitos novos tipos de reações químicas anteriormente inacessíveis se tornarão possíveis, "O juramento disse.

p O pequeno tamanho das ilhas as torna melhores na absorção de luz do que as nanopartículas maiores e também as torna melhores na produção de elétrons quentes e na injeção deles em moléculas-alvo para catálise, ele disse.

p "A síntese poderia ser usada para fazer combinações ainda mais elaboradas de metais e semicondutores da tabela periódica, "Swearer disse." Cada nova combinação de materiais tem o potencial de ser explorada para várias aplicações. "