Está surgiendo un nuevo método para recolectar la energía del Sol, gracias a los científicos de los Departamentos de Química de la UC Santa Bárbara, Ingeniería Química, y materiales. Aunque todavía está en su infancia, la investigación promete convertir la luz solar en energía mediante un proceso basado en metales que son más robustos que muchos de los semiconductores utilizados en los métodos convencionales. Los hallazgos de los investigadores se publican en el último número de la revista. Nanotecnología de la naturaleza .

"Es la primera alternativa radicalmente nueva y potencialmente viable a los dispositivos de conversión solar basados ​​en semiconductores que se ha desarrollado en los últimos 70 años aproximadamente, "dijo Martin Moskovits, profesor de química en UCSB.

En fotoprocesos convencionales, una tecnología desarrollada y utilizada durante el último siglo, la luz del sol golpea la superficie del material semiconductor, un lado del cual es rico en electrones, mientras que el otro lado no lo es. El fotón o partícula ligera, excita los electrones, provocando que dejen sus puestos, y crear "agujeros" cargados positivamente. El resultado es una corriente de partículas cargadas que se pueden capturar y entregar para diversos usos, incluyendo bombillas de encendido, cargando baterías, o facilitar reacciones químicas.

"Por ejemplo, los electrones pueden hacer que los iones de hidrógeno en el agua se conviertan en hidrógeno, un combustible, mientras los agujeros producen oxigeno, "dijo Moskovits.

En la tecnología desarrollada por Moskovits y su equipo, no son los materiales semiconductores los que proporcionan los electrones y el lugar para la conversión de la energía solar, sino metales nanoestructurados, un "bosque" de nanobarras de oro, ser especifico.

Para este experimento, nanobarras de oro se cubrieron con una capa de dióxido de titanio cristalino decorado con nanopartículas de platino, y poner en agua. Se depositó un catalizador de oxidación a base de cobalto en la parte inferior de la matriz.

"Cuando las nanoestructuras, como nanobarras, de ciertos metales están expuestos a la luz visible, los electrones de conducción del metal pueden oscilar colectivamente, absorbiendo gran parte de la luz, ", dijo Moskovits." Esta excitación se llama plasmón de superficie ".

Como los electrones "calientes" en estas ondas plasmónicas son excitados por partículas de luz, algunos viajan por la nanovarilla, a través de una capa de filtro de dióxido de titanio cristalino, y son capturados por partículas de platino. Esto provoca la reacción que separa los iones de hidrógeno del enlace que forma el agua. Mientras tanto, los agujeros que dejan los electrones excitados se dirigen hacia el catalizador a base de cobalto en la parte inferior de la varilla para formar oxígeno.

Según el estudio, La producción de hidrógeno fue claramente observable después de aproximadamente dos horas. Adicionalmente, las nanovarillas no estaban sujetas a la fotocorrosión que a menudo hace que el material semiconductor tradicional falle en minutos.

"El dispositivo funcionó sin indicios de falla durante muchas semanas, ", Dijo Moskovits.

El método plasmónico de dividir el agua es actualmente menos eficiente y más costoso que los fotoprocesos convencionales. pero si el último siglo de la tecnología fotovoltaica ha demostrado algo, es que la investigación continua mejorará el costo y la eficiencia de este nuevo método, y probablemente en mucho menos tiempo del que tomó la tecnología basada en semiconductores, dijo Moskovits.

"A pesar de lo reciente del descubrimiento, ya hemos alcanzado eficiencias "respetables". Más importante, podemos imaginar estrategias alcanzables para mejorar radicalmente las eficiencias, " él dijo.

La investigación en este estudio también fue realizada por los investigadores postdoctorales Syed Mubeen y Joun Lee; la estudiante de posgrado Nirala Singh; el ingeniero de materiales Stephan Kraemer; y el profesor de química Galen Stucky.