Mecanismos de excitación para reacciones químicas inducidas por plasmones. (A) Mecanismo indirecto de transferencia de electrones calientes. Electrones calientes (e-) generados a través de la desintegración no radiativa de un LSP transferidos para formar los estados TNI de la molécula. (B) Mecanismo de excitación intramolecular directa. El LSP induce la excitación directa del estado ocupado al estado desocupado del adsorbato. (C) Mecanismo de transferencia de carga. Los electrones se transfieren resonantemente del metal a la molécula. Crédito: Ciencias (2018). DOI:10.1126 / science.aao0872
Un equipo de investigadores de Japón, Corea y los EE. UU. Han encontrado una manera de demostrar un ejemplo de plasmones que provocan directamente cambios en una molécula. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su técnica y lo que aprendieron de ella.
Los científicos continúan buscando formas de hacer que la energía solar sea más eficiente, como los dispositivos fotocatalíticos basados en resonancia de plasmón. Los plasmones son, por supuesto, oscilaciones de electrones cerca de la superficie de un material. Son relevantes para las aplicaciones de energía solar porque pueden ser activados por fotones. Pero aún se está investigando cómo funciona este proceso. Investigaciones anteriores han sugerido que las reacciones excitadas por plasmones se deben a electrones de alta energía que se generan a medida que los plasmones se desintegran. Pero en este nuevo esfuerzo, los investigadores encontraron que es posible impactar moléculas directamente usando plasmones.
La técnica implicaba el uso de un microscopio de efecto túnel para observar una reacción provocada por la excitación del plasmón. Apuntaron la punta de la sonda del microscopio a una sola molécula de disulfuro de dimetilo encima de una base de metal. Los investigadores notaron que la molécula formaba una protuberancia elíptica cuando estaba asentada en un campo plasmónico. Luego, el equipo iluminó la molécula con luz de diferentes longitudes de onda, lo que provocó cambios en los plasmones a su alrededor. Esos cambios, Sucesivamente, provocó un cambio en la molécula de disulfuro de dimetilo. Se separó en dos protuberancias redondas. Esta, los investigadores sugieren, Ocurrió porque los plasmones habían roto el vínculo que mantenía unidos los componentes. Señalan que su técnica no es consistente con la teoría de la alta energía y sugieren que los plasmones fueron realmente absorbidos por la molécula. lo que llevó a debilitar los lazos que lo mantenían unido.
El equipo tiene planes de probar su técnica utilizando otras moléculas para aprender más sobre qué tipo de reacciones pueden ocurrir. Su esperanza es que a diferencia de su ejemplo, otras reacciones no estarán limitadas por requisitos especiales de temperatura y presión. Se supone que tales condiciones son necesarias para su uso en aplicaciones fabricadas.
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