El campo emergente de la plasmónica podría traer avances en la fabricación de productos químicos, marcar el comienzo de nuevas tecnologías limpias y sostenibles y sistemas de desalinización para evitar una futura crisis mundial del agua.

Los materiales plasmónicos contienen características, patrones o elementos que permiten un control sin precedentes de la luz aprovechando nubes de electrones llamadas plasmones de superficie.

"La plasmónica ofrece el máximo control sobre la luz y la fotoquímica, con la ayuda de nanoestructuras metálicas capaces de concentrar energía electromagnética en volúmenes a nanoescala, "dijo Vladimir M. Shalaev, Bob y Anne Burnett, profesora distinguida de Ingeniería Eléctrica e Informática de Purdue University. "Puede tener un impacto transformador en la forma en que conduciremos, manipular, mejorar, y supervisar los procesos químicos en el futuro ".

El potencial de aplicaciones prácticas se discute en un comentario que aparecerá el viernes (2 de junio) en la sección Perspectivas de Ciencias revista. El artículo fue escrito por el científico visitante Alberto Naldoni; Shalaev; y Mark Brongersma, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Stanford.

Los plasmones de superficie y las "nanoestructuras resonantes" podrían aprovecharse para la fabricación ultraeficiente de productos químicos y combustibles. Un ejemplo es el uso potencial de estas nanoestructuras combinadas con dispositivos semiconductores que recolectan luz para realizar la catálisis.

Cuando los semiconductores están iluminados, se dice que los electrones están "excitados, "pasando de un nivel de energía, o banda, a otro y dejando atrás "agujeros". Los plasmones de superficie son grupos de electrones que se excitan colectivamente y luego "decaen, "o perder energía, reemitiendo fotones o muy enérgicos, "caliente, "Electrones y huecos. Estos electrones calientes se pueden utilizar para impulsar reacciones químicas.

Las innovaciones en plasmónicos podrían hacer posible explorar nuevos tipos de química que normalmente solo son posibles a altas temperaturas y presiones. Los plasmones de superficie provocan "calentamiento local, "que es prometedor para aplicaciones como la separación química y la destilación para procesos industriales, y desalación de agua salada.

"El mundo se enfrenta a una crisis de agua dulce, y barato, la producción eficiente de agua dulce a partir de agua salada significaría el fin de este desafío global, ", Dijo Shalaev." Las nanopartículas plasmónicas se pueden autoensamblar dentro de los nanocanales de una membrana que flota en el agua. Tras la irradiación, el dispositivo plasmónico absorbe más del 96 por ciento del espectro solar y concentra la energía absorbida en volúmenes de agua a nanoescala, permitiendo la generación de vapor y una desalinización eficiente ".

Los plasmónicos también podrían combinarse con el ADN para producir "metamoléculas tridimensionales" y robots moleculares impulsados ​​por luz hechos a medida para aplicaciones en química. tecnología y medicina.

"Estas máquinas plasmónicas podrían implementarse para realizar operaciones inteligentes como el transporte de moléculas y el procesamiento de información, " él dijo.

La ampliación de la química plasmónica al nivel industrial requeriría el desarrollo de nuevos materiales plasmónicos alternativos, el uso de "metasuperficies" y plataformas nanofotónicas flexibles.

"La transición a una sociedad limpia y sostenible ya se está produciendo, ", Dijo Shalaev." La plasmónica puede ayudar a acelerar este cambio al permitir, manipulando mejorando, y monitorear los procesos químicos con precisión y control a escala atómica ".