La conversión de agua en hidrógeno es una reacción fundamental impulsada por la luz, pero la falta de controladores artificiales adecuados, o fotocatalizadores, porque esta reacción ha obstaculizado su desarrollo comercial. Se espera que las nanopartículas semiconductoras decoradas con platino llenen este vacío; sin embargo, La producción de estas pequeñas partículas requiere típicamente deposición de metales a alta temperatura o técnicas de irradiación ultravioleta en disolventes orgánicos. Cuando se sintetiza en agua, como una alternativa benigna, las partículas tienden a formar grumos durante la deposición del metal. Esta aglomeración no deseada ahora se puede evitar, gracias a un método desarrollado por un equipo de investigación del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales en Singapur.

Dirigido por Yinthai Chan, El equipo utilizó una fina capa hidrófila de sílice para encapsular nanopartículas semiconductoras individuales. Según Chan, esta encapsulación es la diferencia clave entre el método de su equipo y los sistemas de fase acuosa anteriores. Estos sistemas hacen que las nanopartículas sean dispersables en agua al reemplazar moléculas orgánicas hidrófobas, que unen el semiconductor sintetizado, con compuestos hidrofílicos, o ligandos. "Nuestra estrategia es ciertamente más sólida que los enfoques sin agregación en los que la pérdida de ligando puede ocurrir fácilmente ante cambios en el entorno del solvente". "Chan dice.

Para producir las nanoestructuras de semiconductores de metal, Chan y sus compañeros de trabajo se cubrieron por primera vez de una capa ultrapequeña, que contiene cadmio, Tetrápodos semiconductores en sílice utilizando un procedimiento de emulsión en agua a base de surfactante (ver imagen). Fácilmente disperso y estable en medios acuosos, las estructuras resultantes mostraban un revestimiento de sílice multicapa que consistía en un 'corteza' exterior fuertemente tejida que envuelve una suave, capa interior porosa. Al eliminar selectivamente esta capa interna con un agente de grabado ácido, el equipo creó efectivamente un caparazón hueco alrededor de cada tetrápodo. La reducción mediada por agua de un precursor de platino, concomitante con su difusión a través de la capa porosa, generaron partículas de metal que se asentaron en los brazos del tetrápodo.

Más importante, Chan y su equipo descubrieron que la encapsulación permitió reacciones de intercambio catiónico sin precedentes que intercambiaban iones de cadmio por iones de plata o paladio. produciendo nuevos tetrápodos semiconductores de platino. "Esas combinaciones nanoestructuradas de metal y semiconductor no se podían lograr fácilmente con los métodos establecidos, y ciertamente no a través de condiciones de reacción acuosas suaves, "Chan observa. Una evaluación adicional reveló la presencia de una película ultrafina de sulfuro de platino en la interfaz metal-semiconductor". Esta película única es responsable de preservar la estructura metálica durante el intercambio catiónico de la nanoestructura semiconductora subyacente, " el explica.

Actualmente, el equipo está investigando las propiedades catalíticas de sus tetrápodos. "Creemos que su estabilidad y su capacidad de captación de luz eficiente pueden ofrecer una ventaja competitiva sobre otras nanoestructuras de semiconductores de metal con respecto a la fotocatálisis, "dice Chan.