Usar la luz solar para impulsar reacciones químicas, como la fotosíntesis artificial, pronto podría ser mucho más eficiente gracias a los nanomateriales.

Esta es la conclusión de un estudio publicado hoy dirigido por investigadores del Departamento de Física del Imperial College de Londres, que, en última instancia, podría ayudar a mejorar las tecnologías de energía solar y utilizarse para nuevas aplicaciones, como el uso de la luz solar para descomponer las sustancias químicas nocivas.

La luz solar se utiliza para impulsar muchos procesos químicos que de otro modo no ocurrirían. Por ejemplo, el dióxido de carbono y el agua normalmente no reaccionan, pero en el proceso de fotosíntesis, las plantas toman estos dos químicos y, usando la luz del sol, producir oxígeno y azúcar.

La eficiencia de esta reacción es muy alta, lo que significa que gran parte de la energía de la luz solar se transfiere a la reacción química, pero hasta ahora los científicos no han podido imitar este proceso en dispositivos artificiales hechos por el hombre.

Una razón es que muchas moléculas que pueden sufrir reacciones químicas con la luz no absorben la luz de manera eficiente. Dependen de fotocatalizadores, materiales que absorben la luz de manera eficiente y luego pasan la energía a las moléculas para impulsar las reacciones.

En el nuevo estudio, Los investigadores han investigado un material fotocatalizador artificial utilizando nanopartículas y han descubierto cómo hacerlo más eficiente.

Esto podría conducir a mejores paneles solares, ya que la energía del Sol podría recolectarse de manera más eficiente. El fotocatalizador también podría usarse para destruir contaminantes líquidos o gaseosos, como pesticidas en el agua, aprovechando la luz solar para impulsar reacciones que descomponen las sustancias químicas en formas menos dañinas.

El autor principal, el Dr. Emiliano Cortés del Departamento de Física de Imperial, dijo:"Este hallazgo abre nuevas oportunidades para aumentar la eficiencia del uso y almacenamiento de la luz solar en diversas tecnologías.

"Al utilizar estos materiales, podemos revolucionar nuestras capacidades actuales para almacenar y utilizar la luz solar con importantes implicaciones en la conversión de energía, así como nuevos usos como la destrucción de moléculas o gases contaminantes y la limpieza del agua, entre otros."

El material que investigó el equipo está hecho de nanopartículas metálicas, partículas de solo mil millonésimas de metro de diámetro. Sus resultados se publican hoy en la Revista Comunicaciones de la naturaleza .

El equipo, que incluyó a investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Duisburg-Essen en Alemania dirigidos por el profesor Sebastian Schlücker y teóricos del Instituto Politécnico Rensselaer y la Universidad de Harvard en los EE. UU. mostró que las reacciones químicas inducidas por la luz ocurren en ciertas regiones sobre la superficie de estos nanomateriales.

Identificaron qué áreas del nanomaterial serían las más adecuadas para transferir energía a reacciones químicas, rastreando las ubicaciones de nanopartículas de oro muy pequeñas (utilizadas como marcadores) en la superficie del material nanocatalítico de plata.

Ahora que saben qué regiones son responsables del proceso de captación de luz y su transferencia a reacciones químicas, el equipo espera poder diseñar el nanomaterial para aumentar estas áreas y hacerlo más eficiente.

El investigador principal, el profesor Stefan Maier, dijo:"Esta es una poderosa demostración de cómo las nanoestructuras metálicas, que hemos investigado en mi grupo en Imperial durante los últimos 10 años, continúan sorprendiéndonos por sus habilidades para controlar la luz en la nanoescala.

"El nuevo hallazgo descubierto por el Dr. Cortés y sus colaboradores en Alemania y Estados Unidos abre nuevas posibilidades para este campo en las áreas de fotocatálisis y nanoquímica".