A química da fotossíntese ainda é mal compreendida. Contudo, pesquisadores da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) na Alemanha e da Rice University em Houston descobriram agora uma peça importante do quebra-cabeça. Suas descobertas foram publicadas recentemente em Avanços da Ciência .

Árvores, arbustos e outras plantas são extremamente eficientes na conversão de água e dióxido de carbono em oxigênio e glicose, um tipo de açúcar, por meio da fotossíntese. Conhecer os mecanismos físicos fundamentais envolvidos e controlá-los para outras aplicações gerais proporcionaria enormes benefícios para a humanidade. A energia da luz solar pode ser usada para gerar hidrogênio a partir da água como combustível para automóveis, por exemplo. O uso de processos conduzidos pela luz, como aqueles envolvidos na fotossíntese em reações químicas, é denominado fotocatálise.

Plasmons:Elétrons oscilando em sincronia

Os cientistas costumam usar nanopartículas metálicas para capturar e aproveitar a luz para processos químicos. A exposição de nanopartículas à luz na fotocatálise forma os chamados plasmons. Plasmons são oscilações coletivas de elétrons livres no material. "Plasmons agem como antenas para luz visível, "explicou o professor Carsten Sönnichsen da Universidade de Mainz. No entanto, os processos físicos envolvidos na fotocatálise envolvendo tais nanoantenas ainda precisam ser compreendidos em detalhes. As equipes da JGU e da Rice University lançaram alguma luz sobre esse enigma.

O aluno de graduação Benjamin Förster e seu supervisor Carsten Sönnichsen têm investigado esse processo de forma mais abrangente. Förster se concentrou principalmente em determinar como os plasmons iluminados refletem a luz e em que intensidade. Sua técnica empregou dois isômeros de tiol muito particulares, moléculas cujas estruturas são organizadas como uma gaiola de átomos de carbono. Dentro da estrutura em forma de gaiola das moléculas existem dois átomos de boro. Ao alterar as posições dos átomos de boro nos dois isômeros, os pesquisadores foram capazes de variar os momentos de dipolo, em outras palavras, a separação espacial de carga sobre as gaiolas.

Isso levou a uma descoberta interessante:se eles aplicassem os dois tipos de gaiolas à superfície de nanopartículas de metal e plasmons excitados usando luz, os plasmons refletiam diferentes quantidades de luz dependendo de qual gaiola estava atualmente na superfície. Resumidamente, a natureza química das moléculas localizadas na superfície das nanopartículas de ouro influenciou a ressonância local dos plasmons porque as moléculas também alteram a estrutura eletrônica das nanopartículas de ouro.