(Phys.org) - Muchos contaminantes orgánicos en el aire y en el agua potable deben detectarse en concentraciones muy bajas. Investigación publicada por el laboratorio de Prashant V. Kamat, el profesor de ciencia John A. Zahm en la Universidad de Notre Dame, podría ser beneficioso para detectar esos contaminantes.
El laboratorio Kamat utiliza espectroscopía Raman mejorada en superficie para hacer uso de nanopartículas de plata para aumentar el límite de sensibilidad de la detección química. Los investigadores de este estudio han preparado una película de semiconductor-grafeno-metal que tiene distintas ventajas:la absorción de moléculas orgánicas en la superficie de grafeno de la película aumenta la concentración de contaminantes locales adyacentes a las nanopartículas de plata.
Los investigadores han investigado el uso de películas de óxido de grafeno en las que el dióxido de titanio semiconductor (TiO 2 ) y las nanopartículas de metal se depositan en lados opuestos de la superficie del grafeno. “Actualmente estamos trabajando para la detección de contaminantes ambientales a niveles aún más bajos, ”Dice Kamat. "El control cuidadoso del tamaño y la carga del metal será la clave para optimizar las tiras para probar la calidad del agua".
Bajo iluminación ultravioleta, los electrones del TiO2 son capturados por la película de óxido de grafeno y transportados a través de la película para reducir los iones metálicos en nanopartículas metálicas. Este proceso de salto de electrones a través de la película de óxido de grafeno permite el diseño de una arquitectura de nanopartículas de metal y semiconductor con separación lateral.
Grafeno una forma cristalina bidimensional de carbono, es conocido por su notable resistencia mecánica, conductividad térmica y eléctrica muy alta y amplia variedad de aplicaciones. Si bien se conocen bien las propiedades conductoras de las láminas de grafeno depositadas sobre varios sustratos, el grupo Kamat ha demostrado que el transporte de electrones no se limita al plano 2-D. Aquí, el salto de electrones de un lado del grafeno permite la deposición lateral selectiva de nanopartículas de plata.
“Otra aplicación potencial es en el área de generación fotocatalítica de combustibles solares, "Kamat dice". Por ejemplo, tener nanopartículas semiconductoras en un lado de una hoja de grafeno y un catalizador metálico en el otro lado, se puede crear un conjunto híbrido que pueda dividir selectivamente el agua en oxígeno e hidrógeno ".
